静电力常量是谁测量的？
静电力常量（也称为库仑常数，用符号 k 表示）主要是通过一系列精密实验测量的，其中最著名和基础的实验是由法国物理学家 查尔斯·奥古斯丁·德·库仑 (Charles-Augustin de Coulomb) 在18世纪末进行的。
库仑通过他发明的扭秤实验，首次定量地测量了静电力的大小与电荷量和距离之间的关系，从而奠定了库仑定律的基础。虽然库仑的实验为确定静电力常量提供了关键数据，但现代数值的精确测定，是后续科学家们不断优化实验技术和测量方法的结果。
库仑的扭秤实验：奠定基础
在18世纪，科学家们对电荷之间的相互作用力产生了浓厚的兴趣。法国科学家查尔斯·奥古斯丁·德·库仑 (Charles-Augustin de Coulomb) 想要确定电荷之间的吸引力和排斥力与哪些因素有关，以及它们是如何变化的。为此，他设计了一个精巧的实验装置——扭秤 (Torsion Balance)。
库仑扭秤实验的基本原理是利用细丝的扭转力来测量微小的作用力。他设计了一个悬挂在细丝上的横杆，横杆的一端连接着一个小球（带电），另一端连接着一个刻度盘。在实验中，另一个带电的球被放置在已知距离处，与第一个小球之间产生静电力。
实验装置与测量过程 细丝： 库仑使用了一根非常细且弹性良好的金属丝（通常是银或黄铜）来悬挂横杆。细丝在受到扭转时会产生一个与扭转角度成正比的力矩。 横杆： 横杆可以自由转动，其一端连接着一个与电荷相互作用的小球。 带电球： 两个或多个带电的小球是相互作用的载体。通过控制这两个球的电荷量和它们之间的距离，可以观察到它们之间的静电力。 刻度盘： 刻度盘用于测量细丝的扭转角度。实验的测量过程大致如下：
给两个金属球充以一定的电荷。 将其中一个带电球固定在一个位置，另一个带电球悬挂在细丝上。 当两个带电球相互作用产生静电力时，横杆会发生转动，并引起悬挂细丝的扭转。 细丝的扭转会产生一个反作用力矩，直到这个力矩恰好平衡了静电力产生的力矩，横杆才会停止转动。 通过刻度盘测量出细丝的扭转角度。 根据细丝的已知弹性系数，可以从扭转角度计算出静电力的大小。 库仑定律的发现通过大量的实验，库仑发现静电力的大小与两个带电体所带电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比。这就是著名的库仑定律 (Coulombs Law)：
$F = k frac{|q_1 q_2|}{r^2}$其中：
$F$ 是两个点电荷之间的静电力大小。 $q_1$ 和 $q_2$ 是两个点电荷所带的电荷量。 $r$ 是两个点电荷之间的距离。 $k$ 是静电力常量（库仑常数）。库仑通过他的实验，为确定 $k$ 的值提供了基础数据，但当时由于测量精度的限制，得到的 $k$ 值并不十分精确。他主要确定了力的平方反比关系和电荷的线性关系。
现代静电力常数的精确测定
随着科学技术的发展，测量技术不断进步，后来的科学家们对静电力常量进行了更为精确的测量。这些测量通常依赖于更先进的实验设备和更精密的测量方法。现代测量主要是通过精确测定其他基本物理常数，然后通过理论公式推导得出库仑常数的精确值。
与真空介电常数的关系在国际单位制 (SI) 中，静电力常量 $k$ 与真空介电常数 $epsilon_0$ (epsilon-nought) 之间存在着密切的关系：
$k = frac{1}{4pi epsilon_0}$因此，对 $epsilon_0$ 的精确测量就意味着对 $k$ 的精确确定。
电磁学基本常数的测量现代对 $epsilon_0$（以及 $k$）的测量，通常与对其他基本电磁学常数的测量紧密结合。例如：
约瑟夫森效应 (Josephson Effect)：约瑟夫森效应提供了一种精确测量电压与频率之间关系的方法，从而可以非常精确地测定约瑟夫森常数 $K_J$。 量子霍尔效应 (Quantum Hall Effect)：量子霍尔效应可以精确测量电阻，从而得到 von Klitzing 常数 $R_K$。通过这些量子效应的精密测量，可以极其精确地确定普朗克常数 ($h$)、基本电荷 ($e$)、光速 ($c$) 等基本常数。而这些基本常数又与真空介电常数 $epsilon_0$ 相互关联，从而通过一系列复杂的计算和推导，得出 $epsilon_0$ 的精确值。最终，利用 $k = frac{1}{4pi epsilon_0}$ 的关系，即可得到静电力常量 $k$ 的精确值。
现代数值根据国际单位制 (SI) 的定义，光速 $c$ 被精确定义，而真空磁导率 $mu_0$ 也被精确定义为 $4pi imes 10^{-7} , ext{N/A}^2$。同时，它们之间存在关系 $c^2 = frac{1}{epsilon_0 mu_0}$。因此，对 $c$ 和 $mu_0$ 的精确了解，可以直接推导出 $epsilon_0$ 的精确值。
目前，静电力常量 $k$ 的标准数值是：
$k approx 8.9875517923 imes 10^9 , ext{N} cdot ext{m}^2/ ext{C}^2$
这个数值是通过精确测定基本物理常数，特别是光速和真空磁导率，然后利用电磁学理论推导出来的。这表明，现代静电力常量的测量，已经不再是单一实验的直接测量，而是建立在一个由一系列精密测量和理论推导构成的复杂体系之上。
总结：测量的演进
从库仑的开创性扭秤实验，到现代利用量子效应进行的高精度测量，静电力常量 $k$ 的测量历程充分展现了物理学发展的轨迹。库仑奠定了基础，指明了方向；而后续科学家们通过不断的技术革新和理论深化，最终将这个基本常数的值推向了极高的精度。
因此，当我们问“静电力常量是谁测量的”时，答案既是奠基者查尔斯·奥古斯丁·德·库仑，也是一代又一代不断追求精确的科学家们，他们共同塑造了我们对这个基本物理常数的认知。
