静电学基础：电荷、库仑定律与电磁力的重要性解析

# 静电学基础
- 电荷 (Electric Charge)
  - 基本概念
    - 定义
      - 摩擦起电
      - 吸引轻小物体
    - 电荷量单位
      - 库仑 (C)
    - 电荷分类
      - 正电荷
      - 负电荷
    - 相互作用
      - 同号相斥
      - 异号相吸
  - 量子化特性
    - 元电荷
      - 定义：e = 1.6×10⁻¹⁹ C
    - 电荷取值
      - 整数倍性质
    - 夸克例外
      - 分数电荷
        - ±e/3
        - ±2e/3
      - 夸克禁闭现象
  - 物质导电性分类
    - 导体
      - 特征：电荷自由流动
    - 绝缘体
      - 特征：电荷无法自由流动
    - 半导体
      - 介于导体与绝缘体之间
  - 验电器原理
    - 构造
      - 金属小球
      - 金属箔片
      - 密封容器
    - 工作原理
      - 带电物体接触
      - 电荷传导至箔片
      - 同种电荷相斥张开
      - 不带电时无反应
- 库仑定律 (Coulomb's Law)
  - 基本内容
    - 适用对象
      - 静止点电荷
    - 数学表达
      - $$ \vec{F}_{12} = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{q_1 q_2}{r^2} \hat{r}_{12} $$
    - 核心规律
      - 力大小 ∝ 电荷量乘积
      - 力大小 ∝ 1/距离²
      - 方向沿连线
  - 方向性理论证明
    - 对称性分析
    - 适用范围
      - 仅适用于点电荷
  - 实验验证
    - 库仑扭秤
      - 原理
        - 静电力矩 = 银丝扭力矩
        - 达到平衡状态
      - 公式
        - $ I = M_n + M_m = J\alpha = 0 $
  - 叠加原理
    - 多个点电荷时
      - 总静电力 = 各静电力矢量和
- 电磁力的重要性
  - 化学作用本质
    - 原子在反应中不变
    - 强/弱力不变
    - 引力 << 电磁力
    - 化学键本质
      - 由电磁力作用形成
- 建立物理定律的通用流程
  - 观察现象
  - 提出问题
  - 猜测答案
  - 设计实验
  - 形成定律
  - 验证适用范围