高二物理电荷库伦定律课件1.2 库仑定律.ppt

库仑定律 第二课时 同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引 既然电荷之间存在相互作用 那么电荷之间相互作用力的大小决定于那些因素呢 1 可能跟电荷电量有关2 可能与两个电荷间的距离有关 探究影响电荷间相互作用力的因素 实验表明 电荷之间的作用力 1 随电荷量的增大而增大 2 随距离的增大而减少 电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力 1 f与r有关 库仑的实验 研究方法 控制变量法 结论 保持两球上的电量不变 改变两球之间的距离r 从实验结果中库仑得出静电力与距离的平方成反比 即f 1 r2 2 f与q有关 结论 保持两球间的距离不变 改变两球的带电量 从实验结果中库仑得出静电力与电量的乘积成正比 即f q1q2 研究仪器 库仑扭秤 库仑定律 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的电荷量的乘积成正比 与它们的距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 大小 k为静电力常量 k 9 0 109n m2 c2 方向 在两点电荷的连线上 同种电荷相斥 异种电荷相吸 计算大小时只将电荷量的绝对值代入 库仑定律 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的电荷量的乘积成正比 与它们的距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 适用范围 1 真空中 2 点电荷 在空气中的结果与真空中相差很小 因此在空气中也可使用真空中的公式 点电荷 1 在研究带电体间的相互作用时 如果带电体本身的线度远小于它们之间的距离 带电体本身的大小 对我们所讨论的问题影响甚小 相对来说可把带电体视为一几何点 并称它为点电荷 2 点电荷是实际带电体在一定条件下的抽象 是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理想化的模型 3 点电荷本身的线度不一定很小 它所带的电量也可以很大 点电荷这个概念与力学中的 质点 类似 库仑定律 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力 与它们的电荷量的乘积成正比 与它们的距离的二次方成反比 作用力的方向在它们的连线上 适用范围 1 真空中 2 点电荷 3 静止 两个静止的电荷 一个电荷静止 另一个电荷运动的情况 例如 原子核外电子绕核运动时 核对电子的力同样遵循库仑定律 课堂训练 1 关于点电荷的下列说法中正确的是 a 真正的点电荷是不存在的 b 点电荷是一种理想模型 c 足够小的电荷就是点电荷 d 一个带电体能否看成点电荷 不是看它的尺寸大小 而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计 课堂训练 2 下列说法中正确的是 a 点电荷就是体积很小的电荷 b 点电荷就是体积和带电量都很小的带电体 c 根据可知 当r0时 f d 静电力常量的数值是由实验得到的 d 课堂训练 3 三个相同的金属小球a b和c 原来c不带电 而a和b带等量异种电荷 相隔一定距离放置 a b之间的静电力为f 现将c球分别与a b接触后拿开 则a b之间的静电力将变为 a f 2b f 4c f 8d 3f 8 c 课堂训练 4 两个半径为0 3m的金属球 球心相距1 0m放置 当他们都带1 5 10 5c的正电时 相互作用力为f1 当它们分别带 1 5 10 5c和 1 5 10 5c的电量时 相互作用力为f2 则 a f1 f2b f1 f2c f1 f2d 无法判断 b 库仑力 静电力 与万有引力 1 两种力都与距离的二次方成反比 2 两种力都与和作用力有关的物理量的乘积成正比 3 两种力的方向都在两物体的连线上 1 描述了两种作用 性质不同 2 力的大小与相关的物理量不全相同 3 静电力可以是引力 也可以是斥力 4 常量不相同 相同点 不同点 库仑力是电荷量 万有引力是质量 库仑力是由于物体带电引起的作用 万有引力是由于物体具有质量引起的作用 万有引力只能是引力 对于一般的带电体 静电力也比万有引力大得多 因此研究两个带电体间的相互作用时也忽略万有引力 一般带电体受到的重力是它和巨大地球之间的万有引力 通常都比较大 所以就不能忽略 而基本粒子像电子 质子 原子核等 因为其本身质量非常小 即使与地球之间的万有引力也很小 所以基本粒子受到重力往往也很小 所以基本粒子所受的重力往往可忽略不计 当多个带电体同时存在时 每一带电体间的库仑力仍遵守库仑定律 某一带电体同时受到多个库仑力作用时 可利用力的平行四边形定则求出合力 f1 a b c f2 f3 f4 如图所示 三个完全相同的金属小球a b c位于等边三角形的三个顶点上 a和c带正电 b带负电 a所带电荷量的大小比b的小 已知c受到a和b的静电力的合力可用图中四条有向线段中的一条来表示 它应是 a f1b f2c f3d f4 b 例题2 真空中有三个点电荷 它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上 每个点电荷都是 2x10 6c 求它们所受的库仑力 三个自由的点电荷只受库仑力的平衡规律 例 a b两个点电荷 相距40cm 电荷量分别为q1和q2 且q1 9q2 都是正电荷 现引入点电荷c 这时a b c三个电荷都恰好处于平衡状态 试问 点电荷c的性质是什么 电荷量多大 它放在什么地方 两同夹异 两大夹小 近小远大 q1 q3 三个自由的点电荷只受库仑力的平衡规律 如图所示 三个点电荷q1 q2 q3 固定在一直线上 q2与q3距离为q1与q2距离的2倍 每个点电荷所受静电力的合均为零 由此可以判定 三个点电荷的电荷量之比q1 q2 q3为 a 9 4 36 b 9 4 36c 3 2 6 d 3 2 6 两同夹异 两大夹小 近小远大 q2 库仑定律与力学综合 例 真空中a b两个点电荷相距l 质量分别为m和2m 它们由静止开始运动 不计重力及其它作用力 开始时a的加速度大小为a 经过一段时间b的加速度大小也为a 那么此时a b两点电荷间的距离为 设星球带负电 一电子粉尘悬浮在距星球表面1000km的地方 又若将同增的电子粉尘带到距星球表面2000km的地方相对于该星球无初速释放 则此电子粉尘 a 向星球下落b 仍在原处悬浮c 推向太空d 无法判断 用绝缘丝线悬挂一质量为m的带电小球b 放置在电荷量为 q的小球a附近 如图所示 a b两球在同一水平面上相距s 丝线与竖直方向夹角 37o a b两带电球可看成点电荷 试求 1 丝线拉力