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靜電力常量（通過(guò)麥克斯韋理論算出的常量）

次瀏覽 | 更新時(shí)間：2023-05-20

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靜電力常量

通過(guò)麥克斯韋理論算出的常量

靜電力常量(庫(kù)侖常數(shù))表示真空中兩個(gè)電荷量均為 1C 的點(diǎn)電荷，它們相距1m時(shí)，它們之間的作用力的大小為8.987551×10^9N。靜電力常量是一個(gè)無(wú)誤差常數(shù)，既不是庫(kù)侖通過(guò)扭秤測(cè)出來(lái)的，也不是后人通過(guò)庫(kù)侖扭秤測(cè)出來(lái)的，而是通過(guò)麥克斯韋的相關(guān)理論算出來(lái)的。

基本信息

中文名	靜電力常量
外文名	Electrostatic force constant
別名	庫(kù)侖常數(shù)
出處	物理學(xué)
符號(hào)	k=8.987551×10^9N·m^2/C^2
測(cè)量?jī)x器	扭秤

收起

物理意義

表示真空中兩個(gè)電荷量均為

的點(diǎn)電荷，它們相距

時(shí)，它們之間的作用力的大小為

。

來(lái)源出處

詳情可以參看2015年3月《物理通報(bào)》段書(shū)林論文《靜電力常量的來(lái)龍去脈》。

靜電力常量

庫(kù)侖扭秤由懸絲、橫桿、兩個(gè)帶電金屬小球，一個(gè)平衡小球，一個(gè)遞電小球、旋鈕和電磁阻尼部分等組成。兩個(gè)帶電金屬小球中，一個(gè)固定在絕緣豎直支桿上，另一個(gè)固定在水平絕緣橫桿的一端，橫桿的另一端固定一個(gè)平衡小球。橫桿的中心用懸絲吊起，和頂部的旋鈕相連，轉(zhuǎn)動(dòng)旋鈕，可以扭轉(zhuǎn)懸絲帶動(dòng)絕緣橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)，停在某一適當(dāng)?shù)奈恢?。橫桿上的金屬小球（稱(chēng)為動(dòng)球）和豎直支桿上的固定小球都在以O(shè)為圓心，半桿長(zhǎng)L為半徑的圓周上，動(dòng)球相對(duì)于固定小球的位置，可通過(guò)扭秤外殼上的刻線(xiàn)標(biāo)出的圓心角來(lái)讀出。當(dāng)兩個(gè)金屬小球帶電時(shí)，橫桿在動(dòng)球受到的庫(kù)侖力力矩作用下旋轉(zhuǎn)，懸絲發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變，懸絲的扭轉(zhuǎn)力矩和庫(kù)侖力力矩相平衡時(shí)，橫桿處于靜止?fàn)顟B(tài)。

儀器的中心軸上裝有一個(gè)永磁體托架，旋開(kāi)其上緊固螺釘，可使托架升降，以改變永磁體和橫桿上的阻尼金屬板的距離，調(diào)整橫桿轉(zhuǎn)動(dòng)的電磁阻尼時(shí)間。

整個(gè)儀器都裝在有機(jī)玻璃罩內(nèi)，既有較高的透明度，又可防灰塵。有機(jī)玻璃罩的下半部做成可開(kāi)合的門(mén)，以便清潔絕緣橫桿和豎立支桿，調(diào)整絕緣橫桿的水平，使金屬小球帶電等。儀器的底座上裝有三個(gè)螺旋支腳，旋轉(zhuǎn)支腳，可調(diào)底座水平。

其他常量

電容中也是這個(gè)值。

精確值：

(c是真空光速)

相關(guān)問(wèn)答

庫(kù)侖定律

中靜電力常量（C是庫(kù)侖[電量單位]，c是真空光速，

這個(gè)等式是精確的，不是≈）

靜電力常量和光速是怎么聯(lián)系起來(lái)的？

因?yàn)閹?kù)侖定律中的k是

，其中

是真空介電常數(shù)。而根據(jù)麥克斯韋方程組可以得出光速c、真空介電常數(shù)

和真空磁導(dǎo)率

的關(guān)系是

，而

，所以有以上的k的數(shù)值。

可能你還會(huì)問(wèn)為什么

，其實(shí)這個(gè)是隱含在安培這個(gè)國(guó)際單位的定義中的。在國(guó)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(wú)限長(zhǎng)直導(dǎo)線(xiàn)（直徑忽略不計(jì)）通有方向相同強(qiáng)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(huà)，那么定義這個(gè)電流強(qiáng)度的大小為1安培。然后根據(jù)洛侖茲力的公式容易得到μ0的準(zhǔn)確數(shù)字，也就是

。

可能你會(huì)覺(jué)得這樣的答案不能引起遐想也沒(méi)什么啟發(fā)性，但是這就是真正的答案。

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