庫侖定律及其在電氣工程中的應用
正如在牛頓力學中，引力相互作用總是發生在有質量的物體之間，類似於電動力學，電相互作用是帶電荷物體的特徵。電荷用符號«q»或«Q»表示。
我們甚至可以說，電動力學中電荷q的概念有點類似於力學中引力質量m的概念。但與引力質量不同的是，電荷表徵了物體和粒子進入電磁相互作用的特性，而這些相互作用，正如你所理解的，不是引力的。
電荷
人類研究電現象的經驗包含許多實驗結果，所有這些事實使物理學家得出以下關於電荷的明確結論：
1. 電荷有兩種類型——有條件地可以分為正電荷和負電荷。
2.電荷可以從一個帶電物體轉移到另一個帶電物體：例如，通過物體相互接觸——它們之間的電荷可以分離。在這種情況下，電荷根本不是身體的強制性組成部分：在不同條件下，同一物體可能帶有不同大小和符號的電荷，也可能不帶電荷。因此，電荷不是載體固有的東西，同時電荷不能沒有載體而存在。
3. 引力體總是相互吸引，而電荷既可以相互吸引，也可以相互排斥。電荷相互吸引，電荷相互排斥。
電荷載體是電子、質子和其他基本粒子。電荷有兩種類型——正電荷和負電荷。正電荷是那些出現在用皮革摩擦過的玻璃上的電荷。負 - 在毛皮摩擦的琥珀上產生電荷。被控同名罪名的當局予以回擊。帶相反電荷的物體相互吸引。
電荷守恆定律是自然界的基本定律，它是這樣寫的：“孤立系統中所有物體的電荷代數和保持不變”。這意味著在一個封閉的系統中，電荷的出現或消失是不可能只針對一個標誌的。
孤立系統中電荷的代數和保持不變。電荷載流子可以從一個物體移動到另一個物體或在物體內部以分子、原子的形式移動。電荷與參考係無關。
今天，科學觀點認為，最初的電荷載體是基本粒子。基本粒子中子（電中性）、質子（帶正電）和電子（帶負電）構成原子。
原子核由質子和中子組成，電子構成原子的殼層。電子和質子的電荷模量與基本電荷 e 大小相等，但這些粒子的電荷符號相反。
電荷相互作用——庫侖定律
至於電荷之間的直接相互作用，則在1785年法國物理學家庫侖通過實驗建立並描述了靜電學的這一基本定律，這是自然界的基本定律，它不遵循任何其他定律。在他的工作中，這位科學家研究了固定點帶電物體的相互作用，並測量了它們相互排斥和吸引的力量。
庫侖通過實驗建立了以下理論：“靜止電荷的相互作用力與模塊的乘積成正比，與模塊之間距離的平方成反比。”
這就是庫侖定律的表述。雖然自然界中不存在點電荷，但在庫侖定律的這個表述中，只有點電荷才能談論它們之間的距離。
事實上，如果物體之間的距離明顯超過它們的大小，那麼帶電物體的大小和形狀都不會特別影響它們的相互作用，這意味著這個問題的物體可以被認為是點狀的。
讓我們看一個例子。讓我們把一些帶電的球掛在繩子上。因為它們以某種方式充電，所以它們會排斥或吸引。由於力沿著連接這些物體的直線引導，因此這些力是中心力。
為了表示作用在每個電荷上的力，我們將寫成：F12 是第二個電荷對第一個電荷的力，F21 是第一個電荷對第二個電荷的力，r12 是第二個電荷的半徑矢量點沖頭。如果電荷符號相同，則力 F12 將共同指向半徑矢量，但如果電荷符號不同，則力 F12 將指向半徑矢量。
使用點電荷的相互作用定律（庫侖定律），現在可以找到任何點電荷或點電荷體的相互作用力。如果物體不是點狀的，它們會在精神上分解成元素的粉彩，每個元素都可以作為一個點電荷。
在找到作用在所有小元素之間的力之後，這些力按幾何方式相加——他們找到了合力。基本粒子也根據庫侖定律相互作用，迄今為止還沒有觀察到違反靜電學基本定律的情況。
庫侖定律在電氣工程中的應用
在現代電氣工程中，庫侖定律沒有以一種或另一種形式運行的領域。從電流開始，以簡單充電的電容器結束。尤其是那些涉及靜電的領域——它們 100% 與庫侖定律相關。讓我們看幾個例子。
最簡單的情況是引入電介質。電荷在真空中的相互作用力總是大於相同電荷在某種電介質之間的條件下的相互作用力。
介質的介電常數正是使您能夠定量確定力值的值，而不管電荷之間的距離及其大小如何。將真空中電荷的相互作用力除以引入的電介質的介電常數就足夠了——我們得到了存在電介質時的相互作用力。
精密的研究設備——粒子加速器。帶電粒子加速器的運行基於電場和帶電粒子的相互作用現象。電場確實在加速器中做功，增加了粒子的能量。
如果我們在這裡將被加速的粒子視為點電荷，加速器的加速電場的作用是來自其他點電荷的總力，那麼在這種情況下完全遵守庫侖定律。磁場引導粒子僅通過洛倫茲力，但不改變其能量，而只是設定加速器中粒子運動的軌跡。
保護電氣結構。重要的電氣裝置總是配備乍一看像避雷針一樣簡單的東西。而避雷針在其工作中也不遵守庫侖定律。在雷暴期間，地球上會出現大量感應電荷——根據庫侖定律，它們會被吸引到雷暴雲的方向。結果在地球表面形成了強電場。
該場的強度在尖銳導體附近特別高，因此在避雷針的尖端點燃了日冕放電——根據庫侖定律，來自地球的電荷傾向於被雷電的相反電荷吸引。雲。
由於電暈放電，避雷針附近的空氣被高度電離。結果，尖端附近（以及任何電線內部）的電場強度降低，感應電荷無法在建築物上積累，閃電發生的可能性也降低了。如果閃電碰巧擊中了避雷針，那麼電荷就會直接流向地球，而不會損壞裝置。