万有引力与静电力之间的区别

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力是一种物理量，定义为对具有特定质量的物体的拉力或推力。力是导致物体速度变化的因素。基本上，力是一种外部作用力，它会导致物体的状态发生变化，即它可以移动物体或停止运动物体的运动。

力是**矢量量**。因此，它既有大小又有方向。力可以分为两大类，即**接触力**和**非接触力**。

• 接触力是指通过与物体直接接触而作用于物体的力。

• 非接触力是指通过空间作用于物体而不与物体直接接触的力。

力的通用公式由**牛顿第二运动定律**给出，即：

$$F\:=\:ma$$

其中，“F”是力，“m”是物体的质量，“a”是加速度（由于力引起的物体速度变化）。力的SI单位是**牛顿 (N)**。

本文旨在解释**万有引力**和静电力之间的**区别**。万有引力和静电力都是非接触力。在讨论差异之前，我们先学习万有引力和静电力的基础知识，以便更容易理解它们之间的差异。

什么是万有引力？

物体由于其质量而对其他物体施加的吸引力称为万有引力。如果两个物体中一个物体是地球，则称为重力。万有引力只能是吸引力，永远不可能是斥力。虽然万有引力是一种非接触力。因此，两个物体之间存在万有引力，不需要物体之间直接接触。

如果有两个物体，质量分别为M1和M2，相隔R米，则万有引力由下式给出：

$$F\:\alpha\:\frac{M_1M_2}{R^2}$$ $$\Rightarrow\:F\:=\:G\frac{M_1M_2}{R^2}$$

其中，G是比例常数，称为**万有引力常数**。在SI单位中，G的值为：

$$G\:=\:6.67\:\times\:10^{-11}Nm^2kg^{-2}$$

数值例子1

两个质量分别为500公斤和700公斤的物体相隔200米。计算这两个物体之间的吸引力。

解答

已知数据：

• 物体1的质量，$M_1$ = 500 公斤
• 物体2的质量，$M_2$ = 700 公斤
• 物体间的距离，$R$= 200 米

因此，根据万有引力定律，我们得到：

$$F\:=\:G\frac{M_1M_2}{R^2}$$ $$\Rightarrow \:F\:=\:\frac{(6.67\:\times\:10^{-11})\times\:500\times\:700}{200^{2}}$$ $$F\:=\:5.84\:\times\:10^{-10}N$$

因此，这两个物体之间的吸引力为5.84 × 10⁻¹⁰ N。

什么是静电力？

由于物体的电荷而作用于两个物体之间的力称为**静电力**。因此，静电力是一个带电物体作用于另一个带电物体的力。与万有引力一样，静电力也是一种非接触力，因此它们的存在不需要物体之间直接接触。

与万有引力不同，静电力可能是**吸引力**或**斥力**。如果两个带电体携带不同的电荷，例如一个携带正电荷，另一个携带负电荷，则它是吸引力。另一方面，如果两个带电体携带相同的电荷，即正正或负负，则它们之间作用的静电力具有斥力性质。

静电力由**库仑定律**公式化，为：

$$F\:=\:k\frac{Q_1\:Q_2}{r^2}$$

其中，k是比例常数，Q1和Q2是物体上的电荷，r是两个带电物体之间的距离。k的值由下式给出：

$$k\:=\:\frac{1}{4\pi\epsilon_0\epsilon_r}$$

其中，$\epsilon_0$和$\epsilon_r$分别是真空的**介电常数**和介质的**相对介电常数**。

$$ \epsilon_0\:=\:8.85\:\times\:10^{-12}\:Fm^{-1} $$

下面的例子说明了确定作用于两个带电物体之间的静电力的过程。

数值例子2

两个带电体携带+5 C和-10 C的电荷，并在自由空间中相隔10米。确定它们之间作用的静电力。

解答

已知数据：

• $Q_1$ = +5 C 和 $Q_2$ = −10 C
• r = 10 米

因此，根据库仑静电定律，我们得到：

$$F\:=\:k\frac{Q_1\:Q_2}{r^2}$$ $$\Rightarrow \:F\:=\:\frac{(9\:\times\:10^{9})\times\:5\times\:10}{10^{2}}$$ $$\therefore\:F\:=\:4.5\:\times\:10^9\:N$$

因此，这两个物体之间的静电力为4.5 × 10⁹ N，因为物体上的电荷相反，所以它是吸引力。

万有引力与静电力之间的区别

万有引力和静电力都是非接触力。但是，万有引力和静电力之间存在几个主要区别，下表突出显示了所有这些区别。

区别基础	万有引力	静电力
定义	物体由于其质量而对另一物体施加的吸引力称为万有引力。	物体由于其电荷而对另一物体施加的吸引力或斥力称为静电力。
存在原因	万有引力仅由于物体的质量。	静电力是由于物体上的电荷。
力的性质	万有引力只是一种吸引力。	静电力可能是吸引力或斥力。
周围介质的影响	万有引力不受放置两个物体的介质的影响。	静电力取决于物体所在的介质。
表达式	万有引力由下式给出：$$F\:=\:G\frac{M_1\:M_2}{R^2}$$	静电力由下式给出：$$F\:=\:k\frac{Q_1\:Q_2}{r^2}$$
比例常数	万有引力常数 (G)（即比例常数）的值在宇宙中的任何一点都是恒定的。它是：$$G\:=\:6.674\:\times\:\mathrm{10^{-11}Nm^2kg^{-2}}$$	在静电力的情况下，比例常数为“k”，其值取决于介质。 在自由空间中k的值为：$$k\:=\mathrm{\:8.85\:\times\:10^{-12}Fm^{-1}}$$
强度	万有引力相对较弱。	静电力比万有引力强。
重要性	以下是说明万有引力重要性的事实： 它负责地球绕太阳旋转。 它负责月球绕地球旋转。 它负责形成海洋潮汐等。	静电力很重要，因为它使我们能够找到一个电荷由于另一个电荷（或电荷）而经历的电力。 它还使我们能够找到某处的电场强度。
应用	万有引力用于计算现代人造卫星的周期、预测月食和日食等。	静电力用于激光和喷墨打印机、静电复印机、静电空气过滤器等。

结论

从以上讨论中，我们可以得出结论：万有引力和静电力在许多方面都不同，但两者都是非接触力，这意味着它们的存在不需要两个物体之间直接接触。