库仑定律、安培定律和法拉第电磁感应定律是电磁学三大基本实验定律.doc

库仑定律、安培定律和法拉第电磁感应定律是电磁学三大基本实验定律，这三个定律的建立标志着人类对于电磁现象的认识发展到了新阶段．库仑定律是整个电磁场理论的基础，它确保了作为经典电磁场理论总结的麦克斯韦方程组的精度，从而实际上也确保了安培定律和法拉第电磁感应定律的精度.库仑定律不仅是电磁学的基本定律，也是物理学的基本定律之一。库仑定律阐明了带电体相互作用的规律，决定了静电场的性质，也为整个电磁学奠定了基础。在对电磁相互作用本质的探索中，提出了力线和场的概念，确立了近距作用观念，结束了以质点运动和超距作用为基础的机械论观点在物理学的统治地位。库仑定律又是物理学中最精确的基本定律之一。二百多年来，为提高电力平方反比律精度的努力经久不衰，其原因还在于电力平方反比律直接与光子静止质量mz是否为零有关，如有偏差，mz≠0，就会动摇物理学大厦的重要基石，例如，出现真空色散、光速可变、电荷不守恒等等。因此，从各个角度考察库仑定律，充实提高对它的认识，确实是有必要的。

库仑定律包括两部分内容：两静止点电荷间的作用力与电量乘积成正比，作用力与点电荷的距离平方成反比（电力平方反比律）。作为电磁学第一个基本规律（第一条命题）的库仑定律，必然要引入第一个电磁量电量，因此库仑定律的第一部分内容既是实验规律同时也包含了对电量的定义（在MKSA单位制中由安培定义库仑，又当别论）。这正象热平衡规律与热量的定义，惯性定律与力的定义总是联在一起不可分割一样。电量含义清楚了，就可以由实验精确检验电力平方反比律。

库仑定律的成立条件是静止点电荷。静止是指两点电荷相对静止，且相对于观察者静止（均在惯性系中）。可以推广到静止源电荷对运动电荷的作用，但不能推广到运动源电荷对静止或运动电荷的作用，因为有推迟效应。这表明运动电荷的相互作用违反牛顿第三定律（尽管速度不大时，差别很小），但正是在这里体现了近距作用。牛顿第三定律本只适用于相互接触的物体。对于不接触的运动物体间的相互作用（如电磁力，引力），如果是瞬时的无需媒介的超距作用，牛顿第三定律适用，否则失效，但动量守恒定律仍成立，只是需要计及场的动量。在某一惯性系为静止的两点电荷，在另一惯性系是运动的，前者只是静电作用，后者则有电和磁的相互作用，这正表明电磁相互作用的统一性。