電場力

電荷之間的相互作用是通過電場發生的。只要有電荷存在，電荷的周圍就存在着電場。電場的基本性質是它對放入其中的電荷有力的作用，這種力就叫做電場力。

電場力是當電荷置於電場中所受到的作用力，或是在電場中對移動自由電荷所施加的作用力。

電場力大小可以由庫侖定律計算，也可以用其它公式計算。當有多個電荷同時作用時，其大小及方向遵循矢量運算規則。

正電荷沿電場線的切線方向，負電荷沿電場線的切線方向的反方向。

電場力的計算公式是

其中

為點電荷的帶電量，

為場強。

由

，也可以根據電場力做功與在電場力方向上運動的距離來求。

電磁學中另一個重要公式

（其中

為兩點間電勢差），就是由此公式推導得出。

任何電場中適用的公式：F=qE

勻強電場通用公式：

（注：

指兩極板的距離，

指兩極板電勢差）

真空中點電荷適用的公式：

（注：靜電力常量k=9.0×10⁹N·m²/C²）

萬有引力公式：

（注：萬有引力常量G=6.67×10^-11N·m²/kg²）

由於電場力的作用廣泛，它應用到粒子加速器、航天事業中導航修正、對新物質的加工、改變物質內部粒子的排列等等，在未來可能是工程與技術的主要動力之一 ^[1]  。在未來有電場力的存在航空航天事業會得到長足發展，例如利用電場保護層（可以讓飛行器更輕）；以及讓飛行器依賴電場飛行（而取代現有的發動機）；電場在核物質的衰變起作用（讓我們能更好的利用能源）。

1785年，庫侖用自己發明的扭秤建立了靜電學中著名的庫侖定律。同年，他在給法國科學院的《電力定律》的論文中詳細地介紹了他的實驗裝置、測試經過和實驗結果。

庫侖的扭秤是由一根懸掛在細長線上的輕棒和在輕棒兩端附着的兩隻平衡球構成的。當球上沒有力作用時，棒取一定的平衡位置。如果兩球中有一個帶電，同時把另一個帶同種電荷的小球放在它附近，則會有電力作用在這個球上，球可以移動，使棒繞着懸掛點轉動，直到懸線的扭力與電的作用力達到平衡時為止。因為懸線很細，很小的力作用在球上就能使棒顯著地偏離其原來位置，轉動的角度與力的大小成正比。庫侖讓這個可移動球和固定的球帶上不同量的電荷，並改變它們之間的距離：

第一次，兩球相距36個刻度，測得銀線的旋轉角度為36度。第二次，兩球相距18個刻度，測得銀線的旋轉角度為144度。第三次，兩球相距8.5個刻度，測得銀線的旋轉角度為575.5度。

上述實驗表明，兩個電荷之間的距離為4:2:1時，扭轉角為1:4:16。由於扭轉角的大小與扭力成反比，所以得到：兩電荷間的斥力的大小與距離的平方成反比。庫侖認為第三次的偏差是由漏電所致。

經過了這們巧妙的安排，仔細實驗，反覆的測量，並對實驗結果進行分析，找出誤差產生的原因，進行修正，庫侖終於測定了帶等量同種電荷的小球之間的斥力。

但是對於異種電荷之間的引力，用扭秤來測量就遇到了麻煩。因為金屬絲的扭轉的回覆力矩僅與角度的一次方成比例，這就不能保證扭稱的穩定。經過反覆的思考，庫侖發明了電擺。他利用與單擺相類似的方法測定了異種電荷之間的引力也與它們的距離的平方成反比。

最後庫侖終於找出了在真空中兩個點電荷之間的相互作用力與兩點電荷所帶的電量及它們之間的距離的定量關係，這就是靜電學中的庫侖定律，即兩電荷間的力與兩電荷的乘積成正比，與兩者的距離平方成反比。庫侖定律是電學發展史上的第一個定量規律，它使電學的研究從定性進入定量階段，是電學史中的一塊重要的里程碑。電荷的單位庫侖就是以他的姓氏命名的 ^[2]  。

庫侖（Charlse-Augustin de Coulomb，1736-1806），法國工程師、物理學家。

1736年6月14日生於法國昂古萊姆。1806年8月23日在巴黎逝世。早年就讀於美西也爾工程學校。離開學校後，進入皇家軍事工程隊當工程師。法國大革命時期，庫侖辭去一切職務，到布盧瓦致力於科學研究。法皇執政統治期間，回到巴黎成為新建的研究院成員。1773年發表有關材料強度的論文，所提出的計算物體上應力和應變分佈情況的方法沿用，是結構工程的理論基礎。1777年開始研究靜電和磁力問題。當時法國科學院懸賞徵求改良航海指南針中的磁針問題。庫侖認為磁針支架在軸上，必然會帶來摩擦，提出用細頭髮絲或絲線懸掛磁針。研究中發現線扭轉時的扭力和針轉過的角度成比例關係，從而可利用這種裝置測出靜電力和磁力的大小，這導致他發明扭秤。他還根據絲線或金屬細絲扭轉時扭力和指針轉過的角度成正比，因而確立了彈性扭轉定律。他根據1779年對摩擦力進行分析，提出有關潤滑劑的科學理論，於1781年發現了摩擦力與壓力的關係，表述出摩擦定律、滾動定律和滑動定律。設計出水下作業法，類似現代的沉箱。1785~1789年，用扭秤測量靜電力和磁力，導出著名的庫侖定律。

庫侖定律使電磁學的研究從定性進入定量階段，是電磁學史上一塊重要的里程碑。