一、电荷库仑定律

库仑定律 初中的知识 1 自然界只存在正 负两种电荷 2 同种电荷互相排斥 异种电荷互相吸引 一 起电方法 1 摩擦起电 摩擦起电的实质是 一个物体失去一些电子而带正电 另一个物体得到这些电子而带负电 电量 电荷量 表示字母Q 单位 库伦 C 5C 2 接触起电 2 5C 当两个完全相同的带电体相接触时 均分电量 2 接触起电 如原来带异种电荷 先中和后均分 3C 5C 3C 2C 2C 2 1C 当两个完全相同的带电体相接触时 均分电量 5C 3C 2C 2C 2 1C 如原来带异种电荷 先中和后均分 均分电量 当两个完全相同的带电体相接触时 1C 5C 3C 2C 2C 2 1C 如原来带异种电荷 先中和后均分 均分电量 当两个完全相同的带电体相接触时 3 感应起电 静电感应现象 验电器 起电方式 摩擦起电 静电感应 接触起电 实质 电荷的转移 电子得失 二 电荷守恒定律 电荷既不能创造 也不能消灭 只能从一个物体转移到另一个物体 或者从物体的一部分转移到另一部分 在转移的过程中 电荷的总量不变 元电荷 指电子 或质子 所带的电荷量 e 1 60 10 19C 所有带电体的电荷量是元电荷e的整数倍 粒子电荷量Q和粒子质量m之比 荷质比 比荷 电子的比荷 点电荷 只有电荷量而没有大小的几何点 一种理想模型 当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时 带电体可视为点电荷 电荷之间的作用力 三 库仑定律 电荷间相互作用的电力F叫做静电力或库仑力 2 大小 k 9 0 109N m2 C2 3 方向 同性相斥 异性相吸 k 静电力常量 4 适用条件 真空 空气中近似成立 点电荷 例题 例1 关于点电荷的概念 下列说法正确的是 A B C D 对于任何带电球体 总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷 只有体积很小的带电体才能看作点电荷 体积很大的带电体一定不能看作点电荷 当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时 这两个带电体可看作点电荷 C 例题 例2 试比较电子和质子间的静电引力和万有引力 已知电子质量m1 9 1 10 31kg 质子质量m2 1 67 10 27kg 电子和质子的电荷量都是1 60 10 19C 解 电子和质子的静电引力F1和万有引力F2分别是 F1 F2 kQ1Q2 Gm1m2 9 0 109 1 60 10 19 1 60 10 19 6 67 10 11 9 1 10 31 1 67 10 27 2 3 1039 以后在研究带电微粒间相互作用时 经常忽略万有引力 例题 例3 把两个完全相同的小球接触后分开 两球相互排斥 则两球原来的带电情况可能是 A B C D 原来的其中一个带电 两个小球原来分别带等量异种电荷 两个小球原来分别带同种电荷 两个小球原来分别带不等量异种电荷 ACD 例1 真空中有两个点电荷 试回答 A 保持电荷间的距离不变 一个电荷的电荷量变为原来的4倍 另一个电荷的电荷量为原来的一半 库仑力变为原来的几倍 B 保持一个电荷的电荷量不变 另一个电荷的电荷量变为原来的2倍 同时 电荷间的距离变为原来的2倍 库仑力变为原来的几倍 C 保持两个电荷的电荷量不变 电荷间的相互作用力变为原来的16倍时 电荷间的距离为原来的几倍 2倍 1 2倍 1 4倍 例2 甲 乙两个相同的小球 甲球带有4 10 12c的正电荷 乙球带有6 10 12c的负电荷 放在真空中相距为10cm的地方 甲 乙两球的半径远小于10cm 1 试求两球之间的库仑力 并说明是引力还是斥力 2 将两个导体球相互接触再放回原处 其作用力多大 是斥力还是引力 4 10 12 6 10 12 解 1 根据库仑定律 两个点电荷间的库仑力F为 9 109 0 1 2 2 16 10 11N 引力 1 10 12 1 10 12 解 2 根据库仑定律 两个点电荷间的库仑力变为F1 9 109 0 1 2 9 10 13N 斥力 例7 A B两个点电荷 相距为r A带有9Q的正电荷 B带有4Q的正电荷 1 如果A和B固定 应如何放置第三个点电荷q 才能使此电荷处于平衡状态 A B 9Q 4Q 点电荷的静电平衡 8 如图在正方形的三个顶点处各固定一个点电荷Q1 Q2 电性如图 则在另一个顶点再放一个q电荷 要使q静止 Q1 Q2的大小关系如何 q的电荷量和电性能不能确定 9 如图所示 A B是带有等量的同种电荷的两小球 它们的质量都是m 它们的悬线长度是L 悬线上端都固定在同一点O B球悬线竖直且被固定 A球在力的作用下 偏离B球x的地方静止平衡 此时A受到绳的拉力为T 现在保持其他条件不变 用改变A球质量的方法 使A球在距B为1 2x处平衡 则A受到的绳的拉力为 A TB 2TC 4TD 8T 带电体的静电平衡 三巩固训练 1 如图A B C三只相同的导体球 架在绝缘支架上 已知A球带有正电荷 B C两球不带电 问 1 如何使B C两球都带有正电 2 如何使B C两球都带有负电 3 如何使B C两球带上异种等量的电荷 3 如图所示 三个点电荷q1 q2 q3固定在一直线上 q2与q3的距离为q1与q2距离的2倍 每个电荷所受静电力的合力均为零 由此可以判定 三个电荷的电量之比q1 q2 q3为 A 9 4 36 B 9 4 36C 3 2 6D 3 2 6 4 如图所示 真空中两个相同的小球带有等量同种电荷 质量均为0 1g 分别用10cm长的绝缘细线悬挂于绝缘天花板的同一点 当平衡时B球偏离竖直方向600 A球竖直悬挂且与墙壁接触 求 1 每个小球的带电量 2 墙壁受到的压力 3 每条细线的拉力 应用多个电荷的库仑定律时 应注