電荷與庫倫定律

現在讓我們進一步探索「電荷」這個產生電力的基本現象。電荷到底是什麼呢？我們將從電荷的基礎知識開始詳細解說，並介紹利用庫倫定律計算電荷量的方法。

何謂電荷

所謂電荷是指帶電物體所帶有的電量。相較於質子，如果電子較多為-，如果電子較少則為+。符號以Q表示，單位以C（庫倫）表示。假設兩個電荷量為Q1、Q2，距離為r[m]，作用於兩個電荷之間的力為F[N]，庫倫定律以下列公式表示。

以一般媒介而言，如下所示。（但，εs為媒介的相對電容率。）

兩個帶電物體相互接近時，相同極性的靜電會相互排斥，不同極性的靜電則會相互吸引。
此時產生的靜電力稱為「庫倫力」（單位：N），其電荷量與力的關係以「庫倫定律」來表示。

在無法量測大小的極小物體上帶電的電荷稱為點電荷，電荷量Q'[C]的點電荷B在真空中接近電荷量Q[C]的點電荷A，假設其距離為r[m]，根據庫倫定律計算靜電力F時，將會與B和A之間的距離r[m]的平方成反比，並與A的電荷量與B的電荷量的乘積成正比。

比例常數ε₀是稱為真空介電常數（8.85×10^-12[F/m]：每公尺法拉）的一種常數。
如果兩個電荷的極性相同，庫倫力為排斥力；如果兩個極性不同，則庫倫力為吸引力，在除以重力加速度9.8[m/s²]之後即可計算出[kg]單位的庫倫力。

2個點電荷1[C]與-1[C]，其距離為1[m]時，靜電力（F）即為此公式所示。

據此，即為約100萬噸重的作用力，相當於各抬起100萬噸重量物的力。由於1庫倫[C]的單位過大，實際使用的是以1[m]四方形高分子薄膜摩擦帶電時的帶電量（約10^-5[C]左右）為單位。

據說發現庫倫定律的是希臘時代的哲學家泰勒斯（Thales BC.640至546年），但正式定義此學說的則是庫倫（1739至1806年），並於1785年發表。