庫侖定律是高中生進入電學后學習的第一個基本規(guī)律。人教版“全日制高級中學教科書物理(必修加選修)第二冊”關于庫侖定律的表述是這樣的:真空中兩個點電荷之間相互作用的電力,跟它們的電荷量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。而高中課改后使用的新教材人教版“普通高中課程標準實驗教科書物理(選修3-1)”關于庫侖定律的表述則為:真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,與它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。
為什么新老兩套教材對庫侖定律的表述有如此差異呢?本文試就此問題做一些有益的探討。老教材把庫侖定律研究的力描述為“真空中兩個點電荷之間相互作用的電力”,而新教材則說成是“真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力”。比較發(fā)現(xiàn),差異有兩點。
其一,老教材多出了一個“電”字。我們知道,兩個點電荷之間的相互作用力除了這種靜電力外,還應該有萬有引力。顯然庫侖定律研究的只是二者之間的靜電力,不涉及萬有引力,如此說來,老教材中的相互作用的電力倒顯得更嚴謹些。不過,新教材去掉了“電”字,具有它合理的一面。這是因為:對于兩個電荷之間同時存在的靜電力和萬有引力,靜電力會比萬有引力大得多,在實際考慮兩個電荷之間的相互作用問題時,往往把萬有引力忽略不計,只考慮其靜電力。雖說如此,新教材在給出庫侖定律以后,出于嚴謹性的考慮,馬上在其后加上了一句解釋性的語言——電荷間這種相互作用力叫靜電力或庫侖力。
其二,新教材刻意加進了“靜止”二字。通過了解庫侖定律的發(fā)現(xiàn)過程得知,該定律是在兩個電荷都靜止的條件下得出的實驗定律,可見,電荷“靜止”是庫侖定律成立的重要條件之一。“靜止”一般是指兩個點電荷相對靜止,且相對于觀察者靜止(均在慣性系中)。其實該定律也可以推廣到靜止源電荷對運動電荷的作用,而不能推廣到運動源電荷對靜止電荷或運動電荷的作用。因為源電荷在運動時,它不僅激發(fā)電場,而且產(chǎn)生磁場(變化的磁場也要激發(fā)電場),那么對電荷產(chǎn)生作用的就不僅僅只有源電荷的電場了,這時,庫侖定律是不適用的。所以說,新教材加進“靜止”二字,實際上是對老教材重大漏洞的一個必要修補。
綜上所述,新老教材的兩種表述各有欠缺,但總體而言,新教材中的表述更為合理。
參考文獻:
[1]梁燦彬.電磁學.北京:高等教育出版社,2004.6
(欄目編輯羅琬華)