在物理学中,库伦定律是一个非常基础且重要的概念,它描述了两个静止点电荷之间的相互作用力。这个定律由法国物理学家查尔斯·奥古斯丁·德·库伦(Charles-Augustin de Coulomb)在18世纪末提出,并因此得名。
库伦定律的核心表达式为:
\[ F = k \cdot \frac{|q_1 q_2|}{r^2} \]
其中:
- \( F \) 是两个点电荷之间的静电力大小;
- \( q_1 \) 和 \( q_2 \) 分别是两个点电荷的电量;
- \( r \) 是两点电荷之间的距离;
- \( k \) 是比例常数,通常被称为库伦常数。
那么,库伦定律中的 \( k \) 值究竟是多少呢?在国际单位制(SI)中,\( k \) 的具体数值为:
\[ k = 8.9875517923(14) \times 10^9 \, \text{N·m}^2/\text{C}^2 \]
这个值有时也被简化记作:
\[ k \approx 9 \times 10^9 \, \text{N·m}^2/\text{C}^2 \]
需要注意的是,\( k \) 的精确值可能会随着实验技术的进步而有所调整,但其基本数量级始终保持不变。此外,在不同的物理系统或特定条件下,可能还会使用其他形式的表达方式来表示库伦定律,例如通过引入真空介电常数 \( \varepsilon_0 \),此时 \( k \) 可以表示为:
\[ k = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} \]
由此可见,库伦定律不仅是理解电磁现象的基础,同时也展示了自然界中基本规律的简洁与统一性。无论是从理论推导还是实际应用的角度来看,掌握库伦定律及其相关参数对于深入学习物理学都具有重要意义。