库仑定律是描述电荷间相互作用的基本定律,它可以推广到介质和导体中。
在介质中,电荷间的相互作用力会受到介质的影响,这个影响可以用介电常数来描述。介电常数是介质中电场强度与外加电场强度之比,它反映了介质对电场的响应能力。根据库仑定律,电荷间的相互作用力与它们之间的距离的平方成反比,而在介质中,由于介电常数的存在,电荷间的相互作用力会减弱,因为介质会削弱电场强度。因此,库仑定律在介质中的形式为:
F = k * q1 * q2 / r^2
其中,k 是库仑常数,q1 和 q2 是电荷量,r 是电荷间的距离,而 k 乘以介电常数 ε 就是介质中的库仑常数,即 k' = k * ε。
在导体中,电荷分布不是均匀的,因为导体内部的自由电子会受到电场力的作用而移动,从而使导体内部的电荷分布发生变化。因此,库仑定律在导体中的形式需要考虑导体内部电荷分布的影响。在导体内部,电荷分布会调整,使得导体内部的电场强度为零。因此,库仑定律在导体中的形式为:
F = k * q1 * q2 / r^2 * exp(-r/λ)
其中,λ 是导体的屏蔽长度,它反映了导体内部电荷分布的影响。当 r 大于 λ 时,电荷间的相互作用力会迅速减弱,因为此时电荷间的相互作用力已经被导体内部的电荷屏蔽掉了。因此,在导体中,库仑定律的形式需要考虑导体内部电荷分布的影响。