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力学（物理类） [:1700973450]
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力学（物理类） 2.2 相互作用力
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2.2.1 基本相互作用
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迄今为止，发现自然界中存在着四种基本的相互作用，即万有引力相互作用，电相互作用，弱相互作用和强相互作用．自爱因斯坦始，多数物理学家向往能将这四种作用统一起来．电作用和弱作用已被成功地统一成弱—电作用，进而与强作用统一的工作也已展开，并取得了若干满意的成果．
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强作用和弱作用随着距离的增大迅速减弱，即作用力是短程力，作用范围在原子核线度内．宏观物体动力学问题处理中不必计及这两种作用，经典力学基本上不涉及强、弱作用．
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电作用和万有引力作用随距离二次方反比衰减，作用力是长程力．两个带电微观粒子间的电作用力远大于万有引力，这就是常说的电作用强度远大于万有引力作用强度的含义．宏观世界中除重力外，常见的力如摩擦力、弹力（绳中张力、地面支持力、弹簧形变力等都是弹力）等均源于电作用力．电荷有两种，同种电荷相斥、异种电荷相吸．宏观物体多呈电中性，其间源于电作用的常见力强度因此明显减弱．万有引力都是吸引性的，物体越大，累加引力越强．地球对地面上宏观物体的引力已强到不让这些物体远离地面的程度，宇观物质团的万有引力更强到能使气态物质凝集成各类星系，甚至还会出现连光线都射不出的强引力天体——黑洞．
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●电作用
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电荷有正、负两种，同种电荷相斥，异种电荷相吸．携带电荷的质点，称为点电荷．电荷可量化为带正、负号的电量Q或q，在SI中电量单位为C（库［仑］），是导出单位．图2-3所示，是真空中两个电量分别为Q1，Q2的静止点电荷，其间电作用力可表述为
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图 2-3
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这就是库仑（C. A. Coulomb，1736—1806）定律，F1，F2是满足牛顿第三定律的一对作用力和反作用力．Q1，Q2同号时，F1，F2的方向如图2-3所示．异号时，F1，F2的方向与图2-3所示相反．定律中的k是个普适常量，常引入
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称为真空介电常量．r，F，Q的度量已确定，通过直接或间接的实验，可测得
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从实验和理论上对电作用进行更深入的研究，发现如果Q1是静止电荷，Q2是运动电荷，那么（2.5）式中F2表述式仍然成立，而F1表述式则需修正，Q2速度越大，修正量越大．修正后Q1所受力若记为F′1，便因
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而不再满足牛顿第三定律．第三定律是经典力学重要基础之一，不可轻易否定．可以采纳的一种解释是Q1与Q2相互不接触，并非Q2所施，F2并非Q1所施．Q1周围存在着某种“看不见”的物质，两者接触，彼此施力，是这一对作用与反作用中的一个力，Q2周围也存在着相同性质的物质，两者接触，彼此施力，F2是又一对作用与反作用中的一个力，不满足牛顿第三定律便属自然．这种“看不见”的物质弥散地分布于空间，且对电荷有作用力，称为电作用场．运动电荷与静止电荷在电作用场中受力有差异，据此将电作用场分解为电场、磁场两部分，合称电磁场．
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原始的库仑定律与牛顿万有引力定律中两个不接触的物体可以彼此施力，这种相互作用称为超距作用．牛顿深感太阳能越过如此遥远的空间距离瞬时施力于地球实在不可思议，在那个时代牛顿虽然无法给出解释，但他仍寄希望于后人．电作用研究的重要成果之一，是发现了场物质的存在．场物质之间通过邻接实现相互作用，场物质与物体间也是通过接触实现相互作用．超距作用终于被这样的近距作用所替代．
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