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静电学

经过了前七章的学习,相信读者对牛顿力学已经有了一定的理解——牛顿力学告诉我们当一个体系受到力时,它如何表现.

已知自然中仅有四种基本力,从强到弱的顺序为:

  • 强相互作用(强力).
  • 电磁相互作用(电力磁力).
  • 弱相互作用(弱力).
  • 引力相互作用(万有引力).

强力 是在原子核中将质子与中子结合在一起的作用力;而 弱力 是一种与辐射衰变有关的力.这两种力都是 短距离作用力,只能作用在距离为飞米(1015 m\pu{E-15 m})和阿米(1018 m\pu{E-18 m})量级,高中物理不对其进行研究.而剩下的 万有引力电磁力 则为 长距离作用力,距离趋近于无穷远时,长距离作用力仍然存在.

在力学基础中,我们提到:

对物体受力分析时,通常考虑的力有三种:重力、弹力和摩擦力.

重力显然对应这里的引力(经过离心力修正)、那弹力和摩擦力呢?事实上,弹力和摩擦力都是电磁力

  • 弹力 的本质:当物体被拉伸或压缩时,分子间的距离便会发生变化,使分子间的相对位置拉开或靠拢,分子间的静电力出现相吸或相斥的倾向,而这些静电力的总效果,就是宏观上观察到的弹力.
  • 摩擦力 的本质目前仍有诸多学说,不过无论是哪种,本质原因都是因为微观上分子和分子之间的静电力.

先前提到电磁,我们通常或许会想到电子设备,但由上面的事实可以看出,电磁力的范围远比这大——除了引力,我们生活中遇到的每一个力都是电磁的.

在本章和下一章《恒定电流》中,我们会先讨论 电力.本章将代领读者初探电力的性质以及相关概念,而下一章将探讨电力在导线中的作用——恒定电流.至于 磁力,它会在第十章《磁学》中引入.