【库仑力公式】在电学中，库仑力是描述两个点电荷之间相互作用力的物理量。该公式由法国物理学家查尔斯·奥古斯丁·库仑（Charles-Augustin de Coulomb）在18世纪末提出，是静电学的基本定律之一。

一、库仑力公式的定义

库仑力公式表示为：

$$

F = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r^2}

$$

其中：

- $ F $：两个点电荷之间的库仑力，单位为牛顿（N）；

- $ q_1 $ 和 $ q_2 $：两个点电荷的电量，单位为库仑（C）；

- $ r $：两个电荷之间的距离，单位为米（m）；

- $ k $：静电力常量，其值为 $ 8.988 \times 10^9 \, \text{N} \cdot \text{m}^2/\text{C}^2 $。

该公式说明了两点电荷之间的力与它们的电量乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，并且方向取决于电荷的符号（同性相斥，异性相吸）。

二、库仑力的特点

1. 矢量性质：库仑力是一个矢量，具有大小和方向。

2. 作用力与反作用力：两个电荷之间的力大小相等、方向相反。

3. 适用于真空中点电荷：该公式仅在真空中对点电荷有效，若在其他介质中，需考虑介电常数的影响。

4. 与重力类似但更弱：虽然形式相似，但库仑力通常远大于万有引力，尤其在微观粒子间表现明显。

三、库仑力与万有引力的对比

四、应用实例

例如，若两个带电小球分别带有 $ +2 \, \mu\text{C} $ 和 $ -3 \, \mu\text{C} $ 的电荷，相距 $ 0.5 \, \text{m} $，则它们之间的库仑力为：

$$

F = 8.988 \times 10^9 \cdot \frac{(2 \times 10^{-6})(3 \times 10^{-6})}{(0.5)^2} = 107.86 \, \text{N}

$$

由于电荷异号，力的方向为吸引力。

五、总结

库仑力公式是理解电荷间相互作用的基础工具，广泛应用于物理学、电子工程以及材料科学等领域。通过掌握该公式及其应用，可以更好地分析和设计各种电学系统。