庫侖定律
兩個帶電物體之間會相互施加推力或拉力，這就是電力。只要任意一個電荷量變大，這個力就會增大；但當兩個電荷彼此遠離時，這個力會迅速減弱——距離增大到原來的兩倍，力就會減小到原來的四分之一。
公式
F = k · q₁ · q₂ / r²
- F — 力 (N): 兩個電荷之間相互施加的推力或拉力
- k — 庫侖常量 (N·m²/C²): 一個固定的數值，約為九乘以十的九次方，用來確定電力的大小
- q₁ — 第一個電荷 (C): 第一個物體所帶的電荷量
- q₂ — 第二個電荷 (C): 第二個物體所帶的電荷量
- r — 距離 (m): 兩個電荷中心之間的距離
解題示例
兩個小電荷，q₁ = 2 μC,q₂ = 1 μC，相距 0.1 米。它們之間的電力是多少？
- q₁ = 2 μC
- q₂ = 1 μC
- r = 0.1 m
- F = k · q₁ · q₂ / r²
- F = (9×10⁹ · 2×10⁻⁶ · 1×10⁻⁶) / (0.1)²
F = 1.8 N
自我檢測
同樣的兩個電荷被拉開到原來距離的兩倍，即 0.2 米。此時的力是多少？
- 0.9 N
- 正確答案: 0.45 N
- 3.6 N
答對了！距離增大到兩倍會使力減小到四分之一，因為距離是平方關係:1.8 N ÷ 4 = 0.45 N。
保持 r 為 0.1 米不變，q₁ 增大到原來的兩倍變為 4 μC,q₂ 仍為 1 μC。此時的力是多少？
- 1.8 N
- 0.9 N
- 正確答案: 3.6 N
完全正確——力與每個電荷都成正比，所以 q₁ 增大到兩倍,F 也增大到兩倍:1.8 N × 2 = 3.6 N。
在哪裡能看到
把氣球在頭髮上摩擦幾下，它就能貼在牆上；剛從烘衣機拿出來的衣服會互相吸附，還會迸出小火花；影印機則把碳粉精準地吸到滾筒上帶電的部位。在每個例子裡，都是小小的分離電荷在互相推擠、拉扯——這個力在近距離時無比巨大，卻又隨距離迅速消散。
常見誤解
最反射性的錯誤是「除以二」：距離變兩倍，力就變一半——但距離帶的是平方，所以距離加倍會讓力除以四（1.8 N 變成 0.45 N），距離變三倍則除以九。電荷可沒有這個次方：其中一個電荷加倍，力就單純加倍（1.8 N 變成 3.6 N），而且 F = k · q₁ · q₂ / r² 裡只有 r 帶著平方。別忘了這個力可以互相推開，也可以互相拉近——和重力不同，電荷有正負兩種。
關聯知識
這是萬有引力在電學裡的孿生兄弟：F = k · q₁ · q₂ / r² 和牛頓定律的平方反比幾何一模一樣，只是把質量換成電荷，並且多了排斥的可能。它是整個電磁學模組的錨點——下一課的電容，就是把這條定律推來推去的電荷儲存起來的結果；之後的每一課，都預設電荷之間是這樣互動的。