库仑

电学是物理学的一个重要分支。在其发展过程中，许多物理大师都做出了杰出的贡献。法国物理学家查理·奥古斯丁·库仑是最有影响力的人之一。库仑于1736年6月14日出生在法国的古莱姆。库仑的家庭非常富有，他年轻时接受了良好的教育。他后来来到巴黎军事工程学院学习。离开学校后，他进入西印度马提尼克皇家工程公司工作。工作八年后，他在埃塞克斯岛的瑟堡等地工作。这时，库仑开始从事科学研究。他的主要精力是研究工程力学和静力学。他在军队里从事军事建设多年，为1773年发表的《物质力量》一文积累了材料。库仑提出了一种计算物体上应力和应变分布的方法，该方法已成为结构工程的理论基础，并一直沿用至今。1777年，法国科学院奖励了改进导航罗盘磁针的方法。库仑认为，磁针支撑在轴上不可避免地会带来摩擦。要改进磁针，我们必须从这个根本问题入手。他建议用细头发或丝线悬挂磁针。同时，他对磁力进行了深入细致的研究，特别关注温度对磁体性能的影响。他还发现，当线被扭曲时，扭力与针旋转的角度成正比，因此静电力或磁力的大小可以用这个装置来计算。这促使他发明了扭力天平，它可以非常精确地测量非常小的力。由于新罗盘结构的成功设计和他对普通机械理论研究的贡献，他于1782年被选为法国科学院院士。为了保持更好的科学实验条件，他仍然在军队服役，但他的名字在科学界是众所周知的。1785年至1789年间，库仑通过精确的实验对电荷间的作用力进行了一系列的研究，并在皇家科学院的备忘录中发表了许多相关的文章。1785年，库仑用他自己发明的扭转天平建立了著名的静电库仑定律。同年，他在给法国科学院的论文《电学定律》中详细介绍了他的实验装置、测试过程和实验结果。库仑扭转天平由一根悬在细长线上的光杆和连接在光杆两端的两个平衡球组成。当球上没有力时，杆处于一定的平衡位置。如果两个球中的一个带电，而另一个带同样电荷的球同时靠近它，电就会作用在球上。球可以移动并使杆绕悬挂点旋转，直到悬挂线的扭转和电的作用力达到平衡。因为悬丝很细，作用在球上的一个很小的力会导致杆明显偏离其原始位置，并且旋转角度与力成正比。库仑给可移动球和固定球充入不同量的电荷，并改变它们之间的距离:第一次，两个球相隔36个刻度，银线的旋转角度测量为36度。第二次，两个球相隔18度，银线的旋转角度为144度。第三次，两个球之间的距离为8.5度，银线的旋转角度为575.5度。上述实验表明，当两个电荷之间的距离为4∶2∶1时，扭转角为1∶4∶16。因为扭转角的大小与扭转力成反比，所以可以得出两个电荷之间的排斥力的大小与距离的平方成反比。库仑认为第三个偏差是由漏电引起的。经过这些巧妙的安排，仔细的实验，反复的测量，以及对实验结果的分析，找出误差的原因，并进行修正，库仑最终测量了相同数量和相同电荷的小球之间的排斥力。然而，很难用扭秤测量不同电荷之间的引力。因为金属丝扭转的恢复力矩只与角度的第一个平方成正比，所以它不能保证扭转平衡的稳定性。经过反复思考，库仑发明了电摆。他用一种类似单摆的方法来确定不同电荷之间的吸引力也与它们的距离平方成反比。最后库仑找到了真空中两点电荷间的相互作用力与两点电荷所带电量和它们之间距离之间的定量关系。这是静电学中的库仑定律，即两个电荷之间的力与两个电荷的乘积成正比，与两个电荷之间距离的平方成反比。库仑定律是电学史上第一个定量定律。它使电学研究从定性走向定量，是电学史上的一个重要里程碑。电荷单位库仑是以他的姓氏命名的。磁性中的库仑定律也是通过类似的方法获得的。1789年法国大革命爆发时，卡伦隐居在自己的领地，每天致力于科学研究。同年，他出版了一本重要的书，其中他对两种形式的电的理解发展到磁学理论，并总结了两个磁极之间的相互作用规律，类似于两点电荷之间的相互作用。库仑的一系列工作丰富了电学和磁学研究的测量方法，并将牛顿力学原理扩展到电学和磁学。库仑的研究为电磁学的发展和电磁场理论的建立开辟了道路。这是他的扭转天平，它也被广泛用于精密测量仪器和物理学的其他方面。库仑不仅在力学和电学方面做出了巨大贡献，作为一名工程师，他还在工程方面做出了重要贡献。他曾经设计了一种水下操作方法。这种操作方法类似于现代沉箱，是应用于桥梁和其他水下结构施工的一种非常重要的方法。他还留给我们许多有价值的作品，其中最重要的是《电学与磁学》，共七卷，从1785年到1789年先后出版发行。1806年8月23日，库仑在巴黎因病去世，享年70岁。库仑是18世纪最伟大的物理学家之一。他的杰出贡献永远不会被抹去。