带电体之间相互作用的情况是怎样的呢?先做一个有趣的实验:把半张干燥的报纸剪成十几个窄条,每条都不剪到头,使它们的上部仍旧连着。然后把剪过的报纸铺在门板上,用一只手按住上部,另一只手在纸条上来回刷一阵子。取下报纸,手捏住报纸上部,围成圆圈。这时,这些纸条不是竖直下垂,而是向四周散开,好像一条张开的“裙子”。假如你用带负电的橡胶棒从下面伸进“裙筒”,“裙子”张得更开了;如果用带正电的玻璃棒从下面伸进“裙筒”,还没等伸进去,纸条立刻都聚拢到玻璃棒上,经过摩擦的纸条带上了负电,就张成“裙子”,这是负电荷相互作用的结果。实验证明,带同种电荷的物体互相排斥,带异种电荷的物体互相吸引。带电体所特有的这种相互作用性质,简单叫做同性相斥、异性相吸。
带电体之间相互作用力的大小,最早是在1785年,由法国物理学家库仑利用库仑扭秤测出的,他从中总结出了两个点电荷之间的相互作用定律。当带电体的大小比带电体之间距离小得多的时候,这些带电体就可以看成是点电荷,就是电荷好像集中在一个点上。
库仑指出,两个点电荷之间的相互作用力,跟它们所带的电量乘积成正比,跟它们之间的距离平方成反比,作用力的方向在这两个点电荷的连线上。点电荷用q1、q2表示,距离用r表示,写成公式是:F=Kq1q2r2,这就是库仑定律,力F称做库仑力,k是一个和单位选定有关的比例常数。电荷同号的时候,库仑力是正的,表示排斥;电荷异号的时候,库仑力是负的,表示吸引。
电荷之间的这种相互作用是怎样产生的呢?原先人们都以为它是用无限大的速度在两个带电体之间直接传递的,叫做“超距作用”。后来,法拉第认为,电荷之间的相互作用不是直接传递,而是通过中间媒质用有限的速度传递的。这种相互作用叫做“媒递作用”,是电场概念的起源。
电场是一种特殊的物质。在电荷周围,总存在着电场;正是通过电场,才对场中其他电荷发生力的作用。静止电荷周围形成的电场,称做静电场。静电场对场中静止电荷的作用力叫做静电力,也就是库仑力。