库仑定律所有公式 库伦定理?( 二 )



。可以发现,库仑定律与万有引力定律的相似性有着必然的联系,这也是定律之间的横向联系 。
03
概念之间的横向关系 。
“场”的概念是物理学中的一个重要概念,也是现代物理学与经典力学在物质观理解上的最大区别 。这种物质不同于通常的物理物体,它不是由分子原子组成的,而是客观存在的 。带电体周围有电场,人们会引入探针电荷Q来探索电场的本质 。对于电场中的同一点,探讨了施加于电荷的电场力与其电荷量之比 。

是肯定的,对于电场中的不同点,

它们通常是不同的,并且与它们在电场中的位置有关 。因此,

反映了电场的性质,称为电场强度 。相应地,人们在探索磁场时,往往会引入类似于探针电荷的“电流元素”,将一小段通电的直线放置在磁场中垂直于磁场方向的某个位置,通电的直线上的力f与电流I和直线长度l的乘积成正比 。因为这个比例 。

它与导线的长度和电流无关,可以用来描述磁场的强度,即磁感应强度 。如图3所示,从电场和磁场到重力场,然后 。

它不仅是众所周知的重力加速度概念,也是描述重力场的重力场强度,更进一步是重力场强度,以及从能量角度的电势、重力势、引力势等概念,都是概念之间的水平关系 。

图3静电场、磁场和重力场 。
在计算点电荷电场的基础上,人们还想知道定量计算一般带电体产生的电场强度e和电势的数学方法 。本质上,笛卡尔在他的自然科学哲学中提出了一个“指导原则”:为了解决遇到的问题,必须把它们分成几个部分,从最简单的(对象)开始,逐步进入对复杂的(对象)的理解 。这种方法系统地渗透到物理学的各个分支,从力学、电工到原子物理 。比如运动的合成,力的合成等等 。都体现了这一思想,而其前提条件是“部分”之间的相加必须服从叠加原理 。力学从粒子运动开始,然后到粒子系统 。电部分是从点电荷产生的电场引入充电系统的 。连续统层次的力学和电学讨论方法体现了“从简单到复杂”的思维原则 。当然,线性系统本质上只是一个近似的、理想化的模型系统,真实的系统更具非线性 。
在力学中,描述粒子运动状态的物理量是位置x和动量p等物理量,它们是粒子所处位置空之间位置的函数 。位置的变化产生位移x,位置随时间的变化产生速度v,速度随时间的变化产生加速度a,在力学中描述粒子状态的物理量是位置x和速度v,它们反映了变化率随时间的关系 。

。在静电学中,描述电场状态的物理量是电场强度e和电势,它们的定义反映了空之间的变化率关系 。

,从时间变化率的关系到空之间变化率的关系 。
机械平衡是指一个质点被两个外力平衡,合力为零,质点保持静止或匀速直线运动的状态 。如果说“静止”叫做“静平衡”,那么“匀速直线运动”就可以叫做“动平衡” 。热力学中的平衡态是指系统中没有“质量流”或“热流”且不随时间变化,但系统中的分子仍在做不规则热运动的宏观状态,故称之为“热力学平衡态” 。同样,电学中的静态平衡状态是指在外电场和内电场的共同作用下,导体中的净电荷为零,内部电场强度为零,电荷在导体表面没有定向运动的状态 。也是另一种意义上的“动态平衡”,是电场强度与电荷分布相互影响而达到的动态平衡 。因此,导体静电平衡是平衡思想中机械平衡与热平衡水平联系的深化和发展 。
在物理系统中,粒子从起点移动到终点 。如果施加一个力,由于路径不同,力所做的功不变,这个力称为保守力 。如果一个物体绕着一条封闭的路径走,保守力对物体所做的功总是为零,也就是势能和其他形式的能量都转化为零,所以系统之间的势能保持不变 。当相对位置确定时,它们之间的势能是确定且唯一的,所以保守力是一个与势能密切相关的概念 。重力、万有引力、弹力、静电力、分子力都有这个性质 。重力对应重力势能,弹力对应弹性势能,静电力对应电势能,分子力对应分子势能 。因此,围绕地球运行的卫星、围绕太阳运行的地球、围绕原子核运行的电子等宏观和微观稳定模型系统,都属于保守力系统 。
04
结论:水平连接拓展了物理学的视野 。
横向联系不仅适用于物理学中不同内容的联系,也适用于不同学科之间联系的延伸 。例如,诸如变化和变化率、稳定性和变化、结构和功能、系统和系统模型等跨学科概念也在其他学科中得到广泛应用 。学科内部和学科之间的概念交叉,不仅可以加深我们对概念和规律的理解,还可以拓宽我们的物理视野,也是解决问题、认识未知的重要途径 。


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