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靜電力常量是一個無誤差常數,既不是庫侖通過扭秤測出來的,也不是後人通過庫侖扭秤測出來的,而是通過麥克斯韋的相關理論算出來的。詳情可以參看2015年3月《物理通報》段書林論文《靜電力常量的來龍去脈》。
庫侖扭秤由懸絲、橫杆、兩個帶電金屬小球,一個平衡小球,一個遞電小球、旋鈕和電磁阻尼部分等組成。兩個帶電金屬小球中,一個固定在絕緣豎直支杆上,另一個固定在水平絕緣橫杆的一端,橫杆的另一端固定一個平衡小球。橫杆的中心用懸絲吊起,和頂部的旋鈕相連,轉動旋鈕,可以扭轉懸絲帶動絕緣橫杆轉動,停在某一适當的位置。
橫杆上的金屬小球(稱為動球)和豎直支杆上的固定小球都在以O為圓心,半杆長L為半徑的圓周上,動球相對于固定小球的位置,可通過扭秤外殼上的刻線标出的圓心角來讀出。當兩個金屬小球帶電時,橫杆在動球受到的庫侖力力矩作用下旋轉,懸絲發生扭轉形變,懸絲的扭轉力矩和庫侖力力矩相平衡時,橫杆處于靜止狀态。
儀器的中心軸上裝有一個永磁體托架,旋開其上緊固螺釘,可使托架升降,以改變永磁體和橫杆上的阻尼金屬闆的距離,調整橫杆轉動的電磁阻尼時間。
整個儀器都裝在有機玻璃罩内,既有較高的透明度,又可防灰塵。有機玻璃罩的下半部做成可開合的門,以便清潔絕緣橫杆和豎立支杆,調整絕緣橫杆的水平,使金屬小球帶電等。儀器的底座上裝有三個螺旋支腳,旋轉支腳,可調底座水平。
庫倫定律
在真空中兩個靜止點電荷間的作用力跟它們的電荷的乘積成正比,跟它們距離的平方成反比,作用力的方向在它們的連線上。
其他常量
F靜電=k*q1*q2/r^2
電容中也是這個值。
精确值:
Ke=8.9880×10^9牛頓·米^2/庫侖^2
相關問答
庫侖定律F=k*q1*q2*r^-2中靜電力常量k=8.988*10^9=c^2*10^-7(c是光速,這個等式是精确的,不是≈)
靜電力常量和光速是怎麼聯系起來的?
因為庫侖定律中的k是1/(4*π*ε0),其中ε0是真空介電常數。而根據麥克斯韋方程組可以得出光速c、真空介電常數ε0和真空磁導率μ0的關系是ε0*μ0=1/c^2,而μ0=4π*10^-7,所以有以上的k的數值。
可能你還會問為什麼μ0=4π*10^-7,其實這個是隐含在安培這個國際單位的定義中的。在國際單位制中,1安培是這樣定義的:如果在真空中相距一米兩根平行的無限長直導線(直徑忽略不計)通有方向相反強度相同的電流,而它們每米相互的吸引力是2×10^-7牛頓的話,那麼定義這個電流強度的大小為1安培。然後根據洛侖茲力的公式容易得到μ0的準确數字,也就是μ0=4π*10^-7。