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纪念法国物理学家库仑:电荷量单位的由来及他的励志人生

更新时间:2024-08-07 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

库仑(英文:),是电荷的单位,缩写为库仑,符号为C,为纪念法国物理学家查尔斯·奥古斯丁·库仑而命名。ht9物理好资源网(原物理ok网)

查尔斯·奥古斯丁·库仑(1736-1806)是法国物理学家和工程师。他于 1736 年 6 月 14 日出生于法国昂古莱姆。他于 1806 年 8 月 23 日在巴黎去世。ht9物理好资源网(原物理ok网)

本系列以库仑大师作为开篇,一方面是因为电荷是电的基本单位,另一方面也因为库仑大师确实是一位鼓舞人心的榜样。ht9物理好资源网(原物理ok网)

库伦家族非常富有,可以说是典型的“富二代”,本来可以就这样过着游手好闲、等死的生活,但他却坚持靠自己的能力谋生,并不是那种给他5个亿就能赚到40亿的人。ht9物理好资源网(原物理ok网)

库仑少年时期是个受过良好教育的优等生,没有任何关系和金钱物理学家与单位,考上了好学校。后来,他进入了巴黎​​军事工程学院。离开学校后物理学家与单位,他觉得呆在家里当“富二代”太没有希望了,于是加入了西印度群岛马提尼克皇家工程公司当工人。ht9物理好资源网(原物理ok网)

八年后,库仑依然满怀激情,服役于军队。不过,即便在军队,库仑依然从事科学研究,主要研究方向是工程力学和静力学。库仑提出了一种计算物体上应力和应变分布的方法,成为结构工程的理论基础,并一直沿用至今。ht9物理好资源网(原物理ok网)

1777年,法国科学院悬赏征集改进航海罗盘的方法。库仑认为磁针支架在轴上必然产生摩擦,磁针的改进要从根本问题入手。他提出用细头发丝或丝线来悬挂磁针。同时,他对磁力进行了深入细致的研究,特别注意温度对磁体性质的影响。他还发现,金属丝扭动时的扭矩与磁针的角度成正比,因此可用这种装置计算静电力或磁力的大小。这导致他发明了扭力天平,它可以以极高的精度测量非常微小的力。ht9物理好资源网(原物理ok网)

物理学家与单位ht9物理好资源网(原物理ok网)

由于他成功设计出新的指南针结构,以及对一般力学理论研究的贡献,他于1782年当选为法国科学院院士,他的名字也随着他的贡献在科学界扬名。ht9物理好资源网(原物理ok网)

扭力平衡实验库仑定律ht9物理好资源网(原物理ok网)

库仑在一根荧光棒两端系上两个平衡球,再把荧光棒悬挂在一条细线上,就像挂着两个鱼饵的鱼线一样。当没有力作用在球上时,荧光棒处于平衡位置。如果两个球中的一个带电,在它附近放置另一个带同样电荷的小球,就会有电力作用在球上,球就能移动,使荧光棒绕悬挂点转动,直到悬挂线的扭转力与电力达到平衡。由于悬挂线很细,作用在球上的很小的力就能使荧光棒明显偏离原来的位置,而转动的角度与力的大小成正比。库仑给可动小球和固定小球带上不同的电荷,并改变它们之间的距离:ht9物理好资源网(原物理ok网)

第一次,两个球相隔36个刻度,测得银线旋转的角度为36度。ht9物理好资源网(原物理ok网)

第二次,两个球相距18个刻度留学之路,测得银线的旋转角度为144度。ht9物理好资源网(原物理ok网)

第三次,两球相距8.5个刻度,测得银线旋转角度为575.5度。ht9物理好资源网(原物理ok网)

实验表明,当两电荷间的距离为4:2:1时,扭转角为1:4:16。由于扭转角与扭矩成反比,可得出两电荷间的排斥力与距离的平方成反比。库仑认为,第三次偏差是由于泄漏引起的。ht9物理好资源网(原物理ok网)

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经过这样巧妙的布置、精心的实验、反复的测量以及对实验结果的分析,库仑终于找到了误差的原因,并进行了修正,最终确定了带等量电荷的同类小球之间的排斥力。ht9物理好资源网(原物理ok网)

但用扭秤测量不同电荷间的引力存在问题,因为导线扭转的恢复力矩只与角度的一次方成正比,无法保证扭秤的稳定性。经过反复思考,库仑发明了电摆,他用类似单摆的方法测定不同电荷间的引力也与它们距离的平方成反比。ht9物理好资源网(原物理ok网)

最终,库仑发现了真空中两个点电荷之间的相互作用力与这两个点电荷所带电荷量以及它们之间距离之间的定量关系,这就是静电学中的库仑定律,即两个电荷之间的力与这两个电荷的乘积成正比,与它们之间距离的平方成反比。ht9物理好资源网(原物理ok网)

库仑定律是电学史上第一条定量定律,使电学研究由定性走向定量,是电学史上的重要里程碑。电荷的单位库仑就是以他的姓氏命名的。ht9物理好资源网(原物理ok网)

1789年,法国大革命爆发,库仑隐居在自己的领地里,每天埋头于科学研究。同年,他的重要著作之一问世。在这本书中,他把对电的两种表现形式的认识发展为磁的理论,总结出类似于两个点电荷相互作用的两磁极间相互作用规律。库仑用他的一系列著作丰富了电磁研究的计量方法,把牛顿的力学原理推广到电和磁领域。库仑的研究为电磁学的发展和电磁场理论的建立铺平了道路。ht9物理好资源网(原物理ok网)

库仑不仅在力学、电学方面做出了重大贡献,而且作为工程师,他在工程学上也做出了重要贡献。他设计了一种水下作业方法,这种作业方法类似于现代沉箱,是桥梁等水下施工中采用的一种非常重要的方法。他还提出了土压力理论,该理论以极限平衡概念为基础,假设滑动面为平面,根据滑动楔的力系平衡,计算挡土墙上的土压力。ht9物理好资源网(原物理ok网)

库仑作为一名“富二代”,能够摆脱金钱的束缚,凭借自己的努力在科学领域取得如此伟大的成就,我们还有什么理由不为自己的世界而奋斗呢?ht9物理好资源网(原物理ok网)

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