點電荷（Point Charge）

點電荷（Point Charge）
台中縣立中港高級中學物理科王尊信老師/國立彰化師範大學物理學系洪連輝教授責任編輯

所謂點電荷指的是帶電體的體積(半徑)相對於討論的空間(距離)而言很小，故其體積可忽略不計，是有電量無體積的一種理想化(ideal model)的結果。類似於萬有引力定律中質點的概念，庫侖定律中的適用對象，最初設定是點電荷間之相互作用力。

一般人會誤以為只要是帶電體間相互作用力，其實是不對的，因為如果考慮帶電體的體積，則根據力的重疊原理(superposition theorem)，需要把帶電體切成無限多個點電荷，因此帶電體所感受到的力是每個點電荷所感受到的力再做積分。我們在大學電磁學常見的均勻帶電方式有：線電荷密度(linear charge density)、面對荷密度(surface charge density)與體電荷密度(volumn charge density)，對應到的帶電體為：導體棒、金屬板與金屬球。

點電荷間的電力與距離平方成反比、與電量乘積成正比。因此距離愈近，庫侖力也愈大，不過當距離小到原子、原子核的尺度，庫侖定律不再適用，例如：兩分子間相互作用力，就必須再考慮分子彼此間感應而影響帶電的情形。又例如：存在於原子核間，質子與質子間也不適用庫侖定律，否則的話，兩點電荷間距離無限小，庫侖力應該會趨近於無限大，依照這樣的推論，宇宙間將無任何穩定原子核可以存在。 F=kQq/r² 點電荷的電場也與距離平方成反比、與電量成正比。正電荷在電場中所受力的方向與電場同方向，反之，負電荷在電場中所受力的方向與電場為反方向。

E=kQ/r² 點電荷間的電力位能與距離成反比、與電量乘積成正比。同類電間會形成正位能，異類電則會形成負位能。 U=kQq/r 點電荷間的電位與距離成反比、與電量也成正比。正電荷會形成正電位，負電荷則建立負電位。 V=kQ/r 兩個點電荷可以形成一對偶極(dipole)，三個點電荷可以形成三極(tri-pole)，依此類推。

參考資料:
http://en.wikipedia.org/wiki/Point_charge