쿨롱힘

기본적인 물리력인 전기력은 1785년 이 힘의 정확한 양적인 표현을 실험적으로 연구한 프랑스의 물리학자 샤를 오귀스탱 드 쿨롱을 기념하여 명명되었다(→ 쿨롱).

양 또는 음인 같은 부호를 가진 2개의 전하는 서로의 중심을 연결하는 직선을 따라서 서로를 밀친다. 하나는 양이고 하나는 음인 다른 부호를 갖는 2개의 전하는 그들의 중심을 잇는 직선을 따라서 서로를 끌어당긴다. 전기력은 최소한 10^－16m, 다시 말해 원자핵 반지름의 약 1/10의 거리에 있는 전하들에까지 작용한다.

핵 내 양성자의 경우 양전하로 인해 서로를 밀어내지만 전기력보다 더 강한 또 하나의 기본적 물리력인 강력, 즉 핵력으로 인해 서로를 붙들고 있다. 질량이 크지만 전기적으로 중성인 행성과 항성 같은 천체들은 태양계와 은하계에서 또다른 기본물리력인 중력에 의해 결합되어 있다. 중력은 전기력보다 훨씬 약하지만 항상 인력이며 큰 거리에서도 작용하는 힘이다. 일상생활에서 대하는 간격을 포함하여 이들 양 극단 사이의 간격에서는 자기력과 관련된 여러 형태의 전기력만이 중요한 물리력이다.

전기력 F의 크기는 전하 q₁과 q₂의 곱에 직접적으로 비례하고 그들의 중심 사이의 거리 r의 제곱에 반비례한다. 이 관계는 쿨롱의 법칙이라고 하며 방정식으로 표현하면 F〓kq₁q₂/r²이다. 여기서 k는 비례상수이다.

cgs 단위계에서 비례상수 k는 진공에서는 1이며 단위전하를 쿨롱의 법칙에 의하여 결정할 수 있다. 진공에서 1㎝ 떨어진 2개의 같은 전하 사이에서 작용하는 전기력이 1dyne(다인)이면 각 전하량은 1esu(정전기단위) 또는 1statC(스탯쿨롬)이다. MKS 단위계와 SI 단위계에서는 힘의 단위(N), 전하의 단위(C), 그리고 거리의 단위(m)가 모두 쿨롱의 법칙에 의하여 독립적으로 결정되어 비례상수 k가 이들의 정의와 일치하는 값을 띠게 된다. 즉 진공의 k는 8.98×10⁹N·m²/C²이다. 이와 같이 k값을 정하면 A(암페어)나 V와 같은 실제적인 전기단위를 m나 ㎏과 같은 보통의 미터 단위계와 같이 쓸 수 있다(MKSA 단위계라고 함).