登陆注册
31916200000026

第26章 电学大师——库仑

库仑(Charles?Augustinde?Coulomb,1736—1806),法国物理学家、军事工程师。1736年6月14日生于昂古莱姆。库仑家里很有钱,在青少年时期,他就受到了良好的教育。1761年毕业于军事工程学校,并作为军事工程师服役多年。后因健康日坏,被迫回家,因此有闲暇从事科学研究,他把主要精力放在研究工程力学和静力学问题上。

他在军队里从事了多年的军事建筑工作,为他1773年发表的有关材料强度的论文积累了材料。1773年他向科学院提交了第一篇论文“极大值和极小值规则在建筑静力学问题中的应用”,内容涉及建筑材料强度的研究,这是当时工程力学家所关心的一个课题。在这篇论文里,库仑提出了计算物体上应力和应变分布的方法,这种方法成了结构工程的理论基础,一直沿用到现在。

1777年法国科学院悬赏,征求改良航海指南针中的磁针的方法。库仑认为磁针支架在轴上,必然会带来摩擦,要改良磁针,必须从这根本问题着手,他提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。同时他对磁力进行深入细致的研究,特别注意了温度对磁体性质的影响。他又发现线扭转时的扭力与针转过的角度成比例关系,从而可利用这种装置算出静电力或磁力的大小,这导致他发明了扭秤,扭秤能以极高的精度测出非常小的力。由于成功地设计了新的指南针结构以及在研究普通机械理论方面做出的贡献,1782年,他当选为法国科学院院士。为了保持较好的科学实验条件,他仍在军队中服务,但他的名字在科学界已为人所共知。

库仑在1785—1789年之间,通过精密的实验对电荷间的作用力作了一系列的研究,连续在皇家科学院备忘录中发表了很多相关的文章。

1785年,库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律。同年,他在给法国科学院的《电力定律》的论文中详细地介绍了他的实验装置、测试经过和实验结果。

库仑的扭秤是由一根悬挂在细长线上的轻棒和附着于轻棒两端的两只平衡球构成的。当球上没有力作用时,棒取一定的平衡位置。如果两球中有一个带电,同时把另一个带同种电荷的小球放在它附近,则会有电力作用在这个球上,球可以移动,使棒绕着悬挂点转动,直到悬线的扭力与电的作用力达到平衡时为止。因为悬线很细,很小的力作用在球上就能使棒显著地偏离其原来位置,转动的角度与力的大小成正比。库仑让这个可移动球和固定的球带上不同量的电荷,并改变它们之间的距离:

第一次,两球相距36个刻度,测得银线的旋转角度为36度;

第二次,两球相距18个刻度,测得银线的旋转角度为144度;

第三次,两球相距8.5个刻度,测得银线的旋转角度为575.5度。

上述实验表明,两个电荷之间的距离为4∶2∶1时,扭转角为1∶4∶16.由于扭转角的大小与扭力成反比,所以得到:两电荷间的斥力的大小与距离的平方成反比。库仑认为第三次的偏差是由漏电所致。经过巧妙的安排,仔细实验,反复的测量,并对实验结果进行分析,找出误差产生的原因,进行修正,库仑终于测定了带等量同种电荷的小球之间的斥力。

但是对于异种电荷之间的引力,用扭秤来测量就遇到了麻烦。因为金属丝的扭转的回复力矩仅与角度的一次方成比例,这就不能保证扭秤的稳定。经过反复的思考,库仑发明了电摆。他利用与单摆相类似的方法测定了异种电荷之间的引力也与它们的距离的平方成反比。

最后库仑终于找出了在真空中两个点电荷之间的相互作用力与两点电荷所带的电量及它们之间的距离的定量关系,这就是静电学中的库仑定律,即两电荷间的力与两电荷的乘积成正比,与两者的距离平方成反比。库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律,它使电学的研究从定性进入定量阶段,是电学史中的重要的里程碑。电荷的单位库仑就是以他的姓氏命名的。

磁学中的库仑定律也是利用类似的方法得到的。1789年法国大革命爆发,库伦隐居在自己的领地里,每天全身心地投入到科学研究的工作中去。同年,他的一部重要著作问世,在这部书里,他对有两种形式的电的认识发展到磁学理论方面,并归纳出类似于两个点电荷相互作用的两个磁极相互作用定律。库仑的著作丰富了电学与磁学研究的计量方法,将牛顿的力学原理扩展到电学与磁学中,为电磁学的发展、电磁场理论的建立开拓了道路。

库仑不仅在力学和电学上都做出了重大的贡献,作为一名工程师,在工程方面也做出过重要的贡献。他曾设计了一种水下作业法,这种作业法类似于现代的沉箱,是应用在桥梁等水下建筑施工中的一种很重要的方法。他还给我们留下了不少宝贵的著作,其中最主要的有《电气与磁性》一书,共七卷,于1785年至1789年先后公开出版发行。1806年8月23日,库仑因病在巴黎逝世,终年70岁。库仑是18世纪最伟大的物理学家之一,他的杰出贡献是永远也不会磨灭的。

同类推荐
  • 人类学世纪真言

    人类学世纪真言

    从1999年开始,《广西民族学院学报》的哲学社会科学版在徐杰舜教授的主持之下,开辟了一个《人类学学者访谈录》的专栏。经过4年多时间的努力,徐先生和他的同事们访问了20多位包括台湾和香港在内的人类学工作者,并以翔实长篇幅刊登于专栏中。由于我一直是《广西民族学院学报》的忠实读者,所以几乎所有的访谈录都浏览阅读过,觉得很有意思,增加了许多以前不知道的行内故事,因此也常常对这些访谈录有先睹为快的感觉。如今,徐教授将这30多篇访谈录汇编出版为《人类学世纪坦言》一书,让更多的读者能阅读到学者们的“坦言”。
  • 破译奥秘大世界丛书:破译神奇地理之谜

    破译奥秘大世界丛书:破译神奇地理之谜

    神奇的地球地球曾有过光环吗人类觉察到太阳系行星上的光环,可能是300年以前的事。17世纪,科学家伽利略首先从天文望远镜里看到土星周围闪耀着一条明亮的光环。后来,人们又用天文望远镜观察了太阳系的其他行星,数百年过去了,也没有听说它们周围出现光环。
  • 学生气象知识丛书-气象与信息

    学生气象知识丛书-气象与信息

    气象用通俗的话来说,它是指发生在天空中的风、云、雨、雪、霜、露、虹、晕、闪电、打雷等一切大气的物理现象。本丛阐述了气象与人类生活的关系及影响。
  • 发现之旅-陨落的古城

    发现之旅-陨落的古城

    本书记录中外史上昔日辉煌今已不存的古城之谜。提出相关的问题并予以解决,列出依然存在的问题,引起人们探索的兴趣。
  • 千姿百态的海洋生物

    千姿百态的海洋生物

    每当我们在岸边捡着浪潮送来的贝壳,望着一望无际,时而波涛汹涌,时而风平浪静的海洋的时候,总是在想蔚蓝色的海水下,到底生活着哪些生物?是否有高度文明的“海底人”?又是否真有美人鱼?提到“一闪一闪”、“灿烂的光芒”这些词时,我们会想到晴朗的夜空,眨眼的星星。其实在海底也会有这种现象,海底的鱼也会常常发出灿烂的光芒,这又是怎么一回事昵?众多的海洋之谜,等待我们来揭开。因此,我们要不断向前,勇敢攀登科学高峰。
热门推荐
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 永恒的封印之地

    永恒的封印之地

    这是一个练气的世界,这是一个群雄纷争的时代。。六大凶地,三大死地,背后隐藏着怎样的巨大秘密。。深陷其中,无可自拔,我一直坚持着前进,寻找着未知的答案。。。。。。
  • 劫语

    劫语

    (本文纯属虚构+娱乐)我叫唐初,九岁那年,我在后山碰到一具诡秘的漆黑石棺,石棺内是两短一长的剑刃外加一副红袍黑甲。在我逢九浩劫之际,它的主人竟寄宿在我体内,助我破灾,从此我便踏上一条不同寻常的人生。
  • 穿越之帝临天下

    穿越之帝临天下

    地球上青年龙辰宇居然意外穿越到了异界五岁孩童的身体里,且看他如何扮猪吃虎你,以顽固子弟的身份帝霸天下,修炼成神,登上人生顶峰。。。。。
  • 失忆萌妻:南少的独宠

    失忆萌妻:南少的独宠

    她深爱了他三年,大着肚子跪在地上求他,却被男人狠狠的一脚踢开!“为什么我父亲喝了你送过来的参茶之后毒发身亡!你这个杀人犯!”男人双目通红,写满了憎恨!“真的不是我,你问倩雯,她跟我一起熬的参茶……”她惊慌失措的看向自己同父异母的妹妹,却听见她哭喊着:“姐姐,你为什么要这么做……”
  • 历神之路

    历神之路

    仙魔两战,世间将乱,神位空余,择天骄而上,历神之路,天下皆往,谁能独创大道,一跃成神?
  • 鹿晗:我要的爱其实很简单!

    鹿晗:我要的爱其实很简单!

    她是鹿氏集团的总裁鹿晗的亲妹妹鹿紫瑶,被鹿晗囚禁在偌大的别墅中。鹿晗口口声声说爱她,却将她困在那个冷冰冰的房子里!其实她要的幸福很简单…………
  • 奈何西风独自凉

    奈何西风独自凉

    十八岁以前的时鹿,每一步似乎走的都很顺畅,有爱自己的爷爷,身边还有青梅竹马的江浩宇,直到因一场意外邂逅了腹黑、专横、霸道,身份神秘的蓝译辰,时鹿的整个人生都脱离了原来的轨迹。那时的蓝亦辰,正处在风口浪尖,一着不慎便会跌入万劫不复,可是他还是把她留在了身边。他给了她专属的温柔和爱,蓝氏没有人不羡慕时鹿的,可是在时鹿眼里,整个蓝氏不过是一场噩梦罢了…………五年后,蓝亦辰再次找到时鹿的时候,她已经嫁做人妻。“所以,这一切都是你计划好的对吗?”可是蓝亦辰终究是低估了时鹿的承受能力,或者换句话说,是高估了她对自己的感情,哪怕这感情只剩下恨。他以为时鹿见到他会哭,会歇斯底里,可是,现在的时鹿却是一脸平静。蓝亦辰有些玩味的看着时鹿。“你对他的爱可真是伟大啊,你说,要是江浩宇知道你为了他现在跟我在一起,他是会感动呢,还是觉得你……”“蓝亦辰,你不用羞辱我,要是比下贱,我可不及你!”“时鹿!你就这么喜欢他是吗!”“你错了,不是喜欢,是爱。”蓝亦辰说,这辈子最后悔的事情,是当年把时鹿放走了。“时鹿,这么多年,你究竟有没有爱过我?哪怕只有一天?”“呵~蓝亦辰,我和你,还有什么资格说爱?”……
  • 午夜乐园

    午夜乐园

    玫瑰花香中,午夜时分,乐园开启。在这里,你可以实现任何愿望,只要以灵魂作为代价。一连串的杀人事件,新成立的业余刑侦小组,街头站立着的美丽少女。似乎一切都可以用逻辑来冷静的解释,但又仿佛一切在开始时便已陷入死结。“我成为警察并非出于正义感,更不是什么使命与梦想,我只不过,想拥有一个身份,去接近这座城市最黑暗的地方。”“因为我知道,我们是同类。”
  • 风吹山月引君来

    风吹山月引君来

    寄君一曲,不问曲终人聚散。曾经的我们也年少相许,欢喜常伴。可又何时你我竟然也可以冷眼擦肩而过,是我们的爱情变了,还是我们变了。如果我离去了,那么你曾经想对我说却未说的话,是否会让你悔恨不已。阿峤,此生来生,生生世世我皆愿君有我无我朝朝暮暮亦无忧。