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查利·奥古斯丁·库仑（Charles-Au-gustin de Coulomb，1736年6月14日-1806年8月23日），法国物理学家、工程师，也是库仑定律的提出人。[1][7]
库仑出生于法国昂古莱姆城，早年家境殷实，自幼受到良好的教育，曾就读于美西也尔工程学校。[5][6]毕业后，库仑被调往军队工作，在军队中库仑得以接触各种材料。[5][6]1773年，库仑发表了一篇关于材料强度的论文，提出的提出了计算物体上应力和应变的情况分布的方法成为了结构工程的理论基础。后因病返回法国。[5][6][8]1777年，库仑发现丝线在扭转时的扭力和磁针转过的角度成比例关系，同时可利用装置计算出静电力或磁力的大小。[6][8]1779年，库仑通过研究摩擦力得出了摩擦定律，并于两年后发现了摩擦力与压力的关系，提出了摩擦定律、滚动定律等。[1][8][3]1784年至1785年期间，库仑不仅确定了金属丝的扭力定律，还通过自己研发的扭秤测出了静电力和磁力的大小，并经过总结推算得出了库仑定律。[3][4]1785年至1789年期间，库仑不仅发表了多篇关于“扭秤”和“电摆”的论文，还出版了《电气与磁性》一书。[2][9][10]法国大革命期间，库仑退休到布卢瓦的小庄园里进行科学研究，后又被法国皇帝拿破仑任命为教育委员会委员。[1][11][12]1806年8月23日，库仑于法国巴黎病逝，享年七十岁。[10][13]
库仑一生致力于力学、电磁学、工程方面的研究。其在力学方面不仅提出了库仑摩擦定律[7][14]和弹性扭转定律[7][15]，在土力学方面，还被誉为“土力学之始祖”。[7][16]在电磁学方面，提出了电学史上重要里程碑的定量规律—库仑定律。在工程方面，库仑设计的水下作业法一直沿用至现代。[7][17][18]而为了纪念库仑，现代电荷量的标准单位名称就为库仑（C）。[19]
早年经历
1736年6月14日，库仑出生于法国的昂古莱姆城（Augou Leme）的一个富人家庭。因其家境殷实，所以自幼受到良好的启蒙教育。[1][5][6]青少年时期也接受了完整的学校教育。中学毕业后，库仑进入美西也尔工程学校就读。同时，因为该学校对于理论知识和应用知识的重视，为库仑之后的发展起到了一定作用。[5][6]
军中研究
当库仑以优异的成绩于学校毕业后，库仑被调往了军队负责建筑军事要塞的工作。之后又被派往了法国殖民地的西印度群岛中的马提尼克岛工作，并在马提尼克岛工作了9年，而因为从事军队的军事建筑工作，使库仑能够长期的接触各种材料。[5][6]
1773年，库仑发表了一篇有关材料强度的论文，并在论文中提出了计算物体上应力和应变的情况分布的方法，而这种方法也成为了结构工程的理论基础。1776年，库仑因病返回了法国，而此时的库仑也开始从事科学上的研究工作，并将主要精力放在了研究工程和静电力学的问题上。[5][6][8]
专注科研
1777年，因航海需要，法国科学院发出悬赏以征求找到改良航海指南针中的磁针的方法。而库仑在研究静力学时，找到了解决方法，库仑认为，把磁针支架在轴上，磁针和轴之间必然会产生摩擦，因此要改良磁针，保证指南针的精准度，就必须要解决摩擦这个最根本的问题。库仑提出了用细头发丝或丝线悬挂磁针的想法，并在研究当中库仑发现，丝线在扭转时的扭力和磁针转过的角度成比例关系，并且可以利用这种装置来计算出静电力或磁力的大小。[6][8]
1779年，库仑通过研究摩擦力得出了摩擦定律，并于同年出版了《简单器械原理》一书，并在书中提出了有关润滑剂的理论。[3]
学术突破
1781年，库仑当选为法国科学院院士。同时，库仑还发现了摩擦力与压力的关系，表述出摩擦定律、滚动定律和滑动定律。设计出水下作业法，类似现代的沉箱。而且库仑为了能够继续拥有良好的科学实验条件，仍选择留在军队中工作。[1][8]
1784年至1785年期间，库仑又发表了关于金属丝和扭转弹性的论文确定了金属丝的扭力定律。并且还根据自己发现的丝线扭转定律制成了测力仪—扭秤（即弹簧秤），它能以较高的精度测出静电力和磁力的大小。库仑利用他的扭秤对静电力和磁力进行了测量，先后总结推出了静电力与磁力的计量规律，即库仑定律。[3][4]
1785年至1789年期间，库仑以实验技术和技巧对电荷间的作用力作了一系列的研究，连续在皇家科学院备忘录中发表一系列关于电学的论文。1785年的三篇是关于用“扭秤”和“电摆”测电力得到电力定律的论文，详细地介绍了他的实验装置，测试经过和实验结果。1786年的一篇是关于电荷分布情况的研究，他独立地发现电荷仅仅分布在导体表面，他对这一现象进行分析后指出，这只能是电力与距离的平方反比的结果。同时还在此期间先后出版了《电气与磁性》一书。[9][10]
晚年生活
法国大革命期间[注1]，库仑辞去一切职务，退休到布卢瓦的小庄园里进行科学研究。后于1802年被拿破仑任命为教育委员会委员，三年后又升任为教育监督主任。[1][11][12]1806年8月23日，库仑于法国巴黎病逝，享年七十岁。[10][13]
土力学
库仑直接从事工程实践，并善于从中归纳出理论规律。他对力学有多方面的贡献。如：库仑根据对梁弯曲理论的研究，得知梁的中间部分起的作用不大，如果挖掉这一部分，对梁的承载力影响很小，从而减轻梁的自重。1773年他向法国科学院提出《极大值和极小值规则在建筑静力学问题中的应用》的论文，指出矩形截面栋梁弯曲时中性轴的位置和内力分布，还给出挡土墙竖直面所受土压力的公式，这也就是现代工字形梁、T形梁及箱形梁的由来。另外，文中研究了土的抗剪强度，并提出了土的抗剪强度准则（莫尔-库仑定律），还对挡土结构上的土压力的确定进行了系统研究，首次提出了主动土压力和被动土压力的概念及其计算方法（即库仑土压理论）。该文在3年后的1776年由科学院刊出，被认为是古典土力学的基础，他因此也称为“土力学之始祖”。[7][16]
库仑摩擦定律
1781年库仑以《简单机械理论》一文获法国科学院奖，文中运用物体滑动时摩擦力和法向压力成正比的关系求解平衡问题。滑动摩擦的这一关系虽在1693（一说1697）年已为G.阿蒙通所知，但现代仍通称为库仑摩擦定律。另外，库仑摩擦定律也被称为古典摩擦定律，基于实验建立的库仑摩擦定律，也揭示了滑动摩擦的基本性质，现代仍用于工程计算方面。[7][14]
弹性扭转定律
库仑在用扭秤测量电的排斥力时，曾研究过金属丝的弹性扭转，他认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，提出用细头发丝或丝线悬挂磁针。研究中发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置测出静电力和磁力的大小，这导致他发明了扭秤。其结果写在1784年发表的论文《金属丝弹性和扭转力的理论和实验研究》中，文中给出扭摆微振动方程和周期的公式，并指出扭矩与转角、金属丝直径和长度之间的关系，确立了弹性扭转定律。[7][15]
库仑定律
库仑是最早研究电现象的科学家之一。他在1785年到1789年之间，通过精密的实验对电荷间的作用力作了一系列的研究，连续在皇家科学院备忘录中发表了很多相关的文章。他在1785年用扭秤推导出两静止电荷间相互作用力的定律（现称库仑定律）。他指出地磁场对磁铁作用的力偶同偏差角的正弦成正比，建立了磁体在磁场中运动方程并根据振动周期求出磁矩。而库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律，电学的研究从此由定性进入定量阶段，是电学史上重要里程碑。[7][17]
极化模型
工程方面
库仑在工程方面也作出过重要的贡献。他曾设计了一种水下作业法。这种作业法类似于现代的沉箱，它是应用在桥梁等水下建筑施工中的一种较为重要的方法之一。[7]
主要论文与著作
| 时间 | 名称 |
|---|---|
| 1779年 | 《简单机械原理》[3] |
| 1785年至1789年 | 《电气与磁性》（共七卷）[2] |
| 发表时间 | 名称 |
|---|---|
| 1776年 | 《极大值和极小值规则在建筑静力学问题中的应用》[7] |
| 1784年 | 《金属丝弹性和扭转力的理论和实验研究》[7] |
| 1785年 | 《电力定律》[21] |
社会职务
| 任职时间 | 名称 |
|---|---|
| 1784年 | 供水委员会监督官[1] |
| 1802年 | 教育委员会委员[1] |
| 1805年 | 教育监督主任[1] |
荣誉
| 时间 | 名称 |
|---|---|
| 1774年 | 法国科学院院士[1] |
| 1781年 | 法国科学院奖[7] |
人物评价
英国物理学家托马斯·杨（Thomas Young）曾称赞：“库仑的道德品质是同他的数学研究一样出色的。”[10]
《大学物理》作者骆成洪，刘笑兰曾在书中评价：“很多物理学巨匠都曾作出过杰出的贡献。法国物理学家查利·奥古斯丁·库仑就是其中影响力非常巨大的一员。”[22]
《电磁学》一书评价：“库仑是18世纪最伟大的物理学家之一，他的杰出贡献是永远也不会磨灭的。”[23]
后世纪念
库仑因其在电磁学领域的贡献，所以现代电荷量的标准单位名称就为库仑（C）。[19]
参考资料 23
- 参考 1
- 参考 2
- 参考 3
- 参考 4
- 参考 5
- 参考 6
- 参考 7
- 参考 8
- 参考 9
- 参考 10
- 参考 11
- 库仑 — 中国大百科全书
- 参考 13
- 参考 14
- 参考 15
- 参考 16
- 参考 17
- 参考 18
- 参考 19
- 参考 20
- 参考 21
- 参考 22
- 参考 23
注释
- 1789年至1799年[20]