关于库仑定律形成史的几点说明

1、关于库仑定律形成史的几点说明不少书刊在介绍库仑定律时，均谈到库仑在1785年通过扭秤试验，得到了静电力F反比于距离平方，正比于电荷电量乘积，即FQ1Q2/r2，进而建立了库仑定律。但是史实不尽如此，对库仑定律的形成历史，有必要予以介绍、说明，以便有利于教学。一、库仑不是扭秤的发明者>18世纪先后出现了基本原理一样的四类扭秤，库仑曾制做过多种。1777年，他制作了他的第一台扭秤，并首先提出了计算悬丝扭力的公式（有一点错误，1784年纠正）。1784年，库仑发表了关于金属丝和扭转弹性的论文，确立了金属丝的扭力定律。然而，1750年，英国剑桥大学的科学家J·米谢尔（17241793）

2、早已做过把一块磁铁用线悬起，再用另一块磁铁推斥它的实验。根据线的扭转程度他测定了磁极间斥力大小，得到了磁斥力与距离平方成反比的关系，借鉴于牛顿的万有引力定律，他首先提出了磁力的平方反比定律。这一实验和定律，均发表在米谢尔同年出版的著作人造磁体论中。从时间的先后上看，不能说是库仑发明了扭秤，他只是重新发现或改进了米氏的扭秤并利用了它。二、1785年前静电力规律的研究简况1759年前后，德国科学家F·爱皮努斯发现：当两电荷间距缩短时，其引力或斥力将增大。1766年，英国科学家J·普利斯特利（17331804）重做了1755年美国电学家B·富兰克林（17061790）的

3、“金属桶实验”，观察到放入金属桶内的带电小球，不受金属桶上电荷的影响，即金属导体内表面不带电，证明了空心带电导体对空腔内的电荷无电力作用。他据此并借助牛顿万有引力定律，首先提出了电作用力与距离平方成反比的论断。1769年，英国人J·罗比生（17391805）首次定量地进行了电力测量，他测得静电斥力反比于电荷间距离的206次方，引力随距离变化的方次稍小于2。为此，罗比生推断电力和距离的关系为F1/r2。1773年，英国物理学家H·卡文迪许（17311810）通过“同心金属球实验”得出：电荷间相互作用力反比于它们之间距离的平方，指数偏差不大于0.02。卡文迪许是第一个用实验确定

4、电荷相互作用定律的人，但他生前未发表这一重要结果。此外，1785年前，英国人F·豪克斯比，德国人J·迈尔和德国人J·朗伯特等，通过各种实验，不同程度地得到了磁力和距离平方反比的关系。三、F1/r2不是库仑的纯实验结果库仑提出的F1/r2，既不完全是从扭秤实验结果中直接得到的，也非单从扭秤实验中获取的。当时库仑的扭秤实验结果精确度不很高，用平方反比关系表之，指数偏差为0.04；另外，此时的电力仅仅是斥力。若无牛顿万有引力定律做类比，没有前述科学家们的工作与贡献，若事先无平方反比律的概念，库仑的研究会曲折得多。1787年，库仑又通过扭摆（电摆）实验，利用振荡方法，测量

5、了带电体振荡周期与另一带异性电荷的物体距离的关系，得到了电引力也有F1/r2这一关系。扭秤和电摆实验属两个不同类型的实验，前者属静力学实验，后者属于动力学实验。四、FQ1Q2不是库仑的实验结果M·V·劳厄说过：“库仑假设两个电荷之间的作用力与电量成正比，这纯粹是对牛顿定律（即牛顿万有引力定律引者著）的一种类比。他对自己的主张未能提供证据，因为人们还没有电荷的量度，直接从库仑定律出发来定义电荷的量度的思想最先是由高斯提出的。”事实上，库仑的确没有进行过改变电量的扭秤或电摆实验。在他看来FQ1Q2是显然的，可以先验地接受它。他曾说：“这个假设的前一部分无需加以证明。”（宋德生电

6、磁学发展史P.82，广西人民版）。很显然，没有这一前提，库仑的实验将无法开展，因当时还未确立电量的单位。后来德国物理学家C·高斯（17771865）经实验获得了FQ1Q2这一关系。五、结束语库仑定律的发现时间应在17851787年，并非1785年；库仑定律既是一个实验定律，也可以说是牛顿引力定律在电学中的一个推论。科学家贝尔纳指出：“电学和磁学定律，当时是按照牛顿式的模型建立的”（历史上的科学）。库仑仅仅验证了电力与距离平方成反比关系，但没有用实验验证电力与电荷之积成正比，后者是类比得到的。原子时代的先驱者一书中说道：“法国物理学家库仑仿照牛顿引力定律建立了静电引力定律，从而使电的学说成为一门科学。”（科技文献版）虽然库仑不是第一个研究静电力规律的人，尽管他的扭秤实验精度并不高，但他在这一课题上做了大量实验，写出了一系列很有价值的研究论文，建立了重要的定律。他是静电学的奠基人，库仑的实验与定律在