好的。我们来定量地讨论一下电力。这被称为库仑定律以1783年首次提出这一定律的物理学家命名。
好的。现在，我们知道同性电荷相斥，异性电荷相吸。这就像是宇宙在试图掩盖电荷存在的事实。如果任何地方有一个很大的电荷比如一个很大的正电荷，它就会吸引所有的负电荷并试图隐藏自己，保护自己同时，所有的正电荷都会被推开。好的。
我们知道，这个正电荷和这个负电荷会相互吸引，但是有多少呢?库仑定律说，引力或排斥力由一个常数给出，叫做库仑定律常数，乘以电荷1乘以电荷2除以它们之间距离的平方。这是平方反比定律。就像重力一样。事实上它和重力完全一样除了这个常数，这个库仑定律常数在这里很大。8.98乘以10的9次方牛顿米方每库仑方。原因是库仑是一个非常大的电荷单位。你永远不会在任何地方看到一整库仑的电荷，因为它会把电子和其他电荷从邻近的原子上剥离下来，直到它把自己屏蔽起来。
记住这个数字的一个简单方法是把它写成9乘以10的9次方然后我总是告诉我的学生把它想成9乘9 99。很容易。好的。我们来做几个题。
我们从已知力的情况开始。所以两个电荷受到36牛顿的引力。现在，我想知道如果我做下面的修改力会变成什么。首先，我要把它们之间的距离增加三倍。好的。所以我没有改变电荷，但是我把距离增加了两倍。根据库仑定律，这段距离是平方的。这意味着我得到了1 / 3²。36除以9等于4。因此，力变成了4牛顿。 Alright.
如果我把距离增加一倍，把一个电荷增加三倍呢?嗯，指控出现在楼上。三倍的在楼上。楼下的距离是平方的。我们有2的平方，然后是36。36除以4等于9 3乘以9等于27。好了。看，这很简单。我们甚至不需要计算器来做这些问题。好的。 What about if the distance and both of the charges are tripled? Well, in this case each of the charges is upstairs. So I got triple triple. Downstairs I'm tripling the distance, so that's 3 squared and then i got my 36. But here, all that business cancels. So that means if I do the same thing to both of the charges and to the distance, force is totally unchanged. So this is just 36 newtons.
好的。第二个问题。在这个题中，我们要根据库仑定律来确定力。两个纳米库仑电荷和一个-3纳米库仑电荷之间相隔3毫米的力的大小是多少?好的。电荷很重要的一点就是库仑是一个很大的单位。所以你几乎看不到单独的库仑。它几乎总是带有“微”和“纳米”这样的前缀。记住微观是10的-6次方纳米是10的-9次方。我们来计算这个力。 Force k q1, q2, r squared. Alright and plug in. 9 times 10 to the 9. Now I got to use SI units. So our first charge is 2 nanocoulombs, so we got 2 times 10 to the minus 9. Second charge is -3 nanocoulombs. And the distance is 3 milimeters. Again, I got to make that in SI. Now, this always happens or almost always happens when we're doing electri- electrostatic problems and also in gravity problems. We've got bunches of numbers and bunches of tens all multiplied and divided. The easiest way to do this is to do all the numbers first and then do all the tens. So I'll write this as 9, 2, -3, 3 squared. So I just did the numbers and now I'll do the tens 9, -9, oh, this should be -9. Look at that. -9, right, and then it's -3 squared. So these two because this is in the exponent, I'm going to multiply. So it will be -6, but it's downstairs. So really it's +6. And then we'll have 9 cancels. 2 times -3 is -6. 9-9 is 0. -9+6 that's -3. What's my unit? Well, it's SI and it's a force, so it's got to be newtons.
所以我把大小写成6毫牛顿。注意，我省略了负号，因为负号告诉我，它是有吸引力的。对吧?这就是库仑定律。
