建立电学新定律

库仑（Charles Augustin de Coulomb，1736—1806年）是法国伟大的物理学家和工程师，出生在法国昂古莱姆。他的父亲亨利·库仑是一位法国军官，后来被调到巴黎担任皇室地区监察员。库仑很小就随父亲到了巴黎，先后上了马扎兰学院和法兰西学院。库仑在这里受到了良好的学风熏陶，选择了数学方向。但母亲强迫他学医，库仑不从，母亲决意断绝母子关系，不再承担抚养的义务。库仑顿时变得身无分文，被迫辍学，到蒙彼利埃找他的经商破产回故乡的父亲。

1757年，库仑经他表叔介绍推荐，加入了“蒙彼利埃皇家学会”，当了一名无薪助理员。这个学会是法国的第二皇家学会，虽然地处法国南疆，距离巴黎有千里之遥，但由于濒临地中海，因此深受意大利文化的影响，古希腊和罗马时代的文化遗产还处处可见。人们比较能善于学习，思想开阔，所以该学会在法国科学界占有重要地位。这种环境对于颠簸不定的库仑来说是非常有利的，他在学会的一年半中就宣读了两篇数学论文和三篇天文论文。后来由于生活所迫，库仑在蒙彼利埃待不下去了。1759年，库仑又考入了巴黎梅齐埃军事工程学校，1760年2月正式入校学习。1761年，库仑以优异成绩毕业，获得上尉军衔，被派往法国东部港口城市布雷斯特监督海防工程建设。

1759年，英法两国发生了战争。英国海军攻占了法属马提尼克岛，摧毁了法兰西堡的工事后就撤走了。1763年，英国再次占领该岛，法国被迫签订《巴黎条约》，以巨大代价换回该岛。鉴于此，法国决定把该岛的法兰西堡建成固若金汤的城堡，库仑就在这种历史条件下被派往该岛担任设计任务，在这个炎热的马提尼克岛上熬了8年。直到1772年6月，他才带着残疾回到了法国本土。

以后，库仑调至瑟堡服役，通过法国科学院院士波尔达得知，法国科学院正在以“什么是制造磁针的最佳方法”为题悬奖。库仑闻知后，立即写下了《关于制造磁针的最优方法之研究》的论文，1777年获得了头等奖。当时，欧洲各国用于航海的指南针和用于地磁观测的磁针都是轴托结构，即由一根针尖的轴来支撑一根磁针。这种磁针摩擦力很大。我国早在宋朝就发明了指南针，1086年沈括在他的《梦溪笔谈》中就指出了悬丝指南针的结构，但是否已传到欧洲尚不得而知。欧洲人拉纳直到1686年才发明了悬丝指南针。但他未提出关于悬丝的扭力计算，使这类指南针的制造长期停留在感性认识阶段。库仑的论文初步建立了悬丝扭力公式，为他后来发明扭力秤和创造扭力理论奠定了基础。这就标志着库仑从一个工程师向物理学家的转变。

1781年9月，库仑获得了圣路易十字勋章，以表彰他在工程兵团服役11年所建立的功勋。12月12日，库仑因在扭力理论、摩擦理论等方面做出的贡献，当选为法国科学院成员，从此定居巴黎。库仑开始致力于电学研究。1783年，他反对法国战争部长建造圣马诺港，惹恼了这位部长大人，被罚坐了两个星期的班房。但这并未丝毫减弱库仑从事科学研究的决心。1784年，他发明了扭力秤，并建立了扭力公式：M＝µØD4/L。

库仑的扭力秤和扭力公式为他发现静电相互作用和静磁相互作用的规律——库仑定律创造了充分的条件。1785年，库仑在做扭力试验。他在扭力秤悬臂一端系上一个木芯球，让它与固定在另一个固定的带电的木芯球相接触而使它带上正电荷，在电排斥力作用下，扭力秤旋转，直到悬丝的扭矩和排斥力产生的力矩相互抵消为止。这样，根据扭角大小，通过扭力公式即可算出排斥力的大小。通过这个试验，库仑发现静电排斥力和电荷之间的距离平方成反比。这些试验都比较难做，仅以静电吸引力来说，两个带异号电荷的木芯球很容易在吸引力作用下互相碰撞而湮灭电荷。此时，不能采取静力学方法，库仑采用了动力学方法——震荡法。库仑使悬臂上的电荷小球产生震荡，读出扭力秤上的角度和震荡周期，结果发现震荡周期的平方与吸引力成反比。同时，震荡周期又与两根带电小球间的距离成反比。这样就证明了吸引力也和距离平方成反比。

库仑在观测静磁力时使用了震荡法，他简单地使用均方差的方法来扣除地磁场的影响，结果误差较大，以致在一些试验结果中误差达到了20%。但是，库仑坚信，电力、磁力和万有引力遵循同样的作用定律，才最后敢于宣布：静磁作用力和磁极间距离平方成反比。这就是今天我们在电学上还仍然继续使用的库仑定律：F＝kq1q2/r2。

这是电学发展史上第一个伟大定律，它具有划时代的伟大意义。它使电学研究从定性进入定量阶段，是电学发展史上的一个飞跃。库仑定律问世以来，揭开了各种电学定律的序幕。后人为了纪念这位伟大的物理学家，把电量的单位定为库仑。后来，德国物理学家和数学家高斯，根据库仑定律做出了电量单位定义：当两个具有同样电量的点电荷，在真空中距离为1厘米，作用力等于1达因时，这两个点电荷具有一个绝对静止的电荷，这个电荷就是1库仑。

这样一位伟大的物理学家，一生几乎都是在颠沛流离和苦难中度过的。即使他成为法国科学院成员和知名的物理学家，也未能躲过厄运。在1789年，法国爆发了资产阶级革命。1793年，形势急剧恶化，科学院成员遭到清洗，一些科学院成员逃离巴黎，一些人遭到逮捕，连伟大的化学家拉瓦锡也被送上了断头台。此时，库仑已经逃到外地隐居起来。当他听到拉瓦锡被害的噩耗，他不顾个人安危赶回巴黎为拉瓦锡送葬。但是，库仑的家庭遭到洗劫。此后，他清贫如洗，两手空空，800法郎的年薪根本不能维持最起码的生活。但他从来不向别人吐露这些，而是以一个伟大、正直科学家的气概，积极地进行科学研究和各种工作。1805年，他被拿破仑任命为教育监察主任，为法国的科学教育事业做出了巨大的贡献。