第二节《电荷的相互作用、库仑定律》ppt

1、第八章第八章 电场电场B1 电荷的相互作用电荷的相互作用 库仑定律库仑定律一一. .影响影响电荷之间相互作用力的因素电荷之间相互作用力的因素p猜 想: 与带电体的电量有关 与带电体之间的距离有关 与带电体自身的大小及形状有关 与带电体所处的空间物质即介质有关p 电荷间的相互作用：电荷间的相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，作用力沿着两电荷的连线。互吸引，作用力沿着两电荷的连线。同种电荷同种电荷异种电荷异种电荷p 电荷间的相互作用力的大小与哪些因素有关呢？探究影响电荷间相互作用力的因素探究影响电荷间相互作用力的因素p 把一个挂在丝线下端的带电小球把一个挂在丝

2、线下端的带电小球B靠近靠近带正电的球体带正电的球体A，通过观察小球所处位，通过观察小球所处位置的变化，可以判断：置的变化，可以判断：（1）B球带球带_电。电。（2）带电小球）带电小球B离带正电的球体离带正电的球体A越近，越近，偏角就越偏角就越_。（选填。（选填“大大”或或“小小”）（3）保持小球）保持小球B的位置不变，带电小球的位置不变，带电小球B所带电荷量越多，所带电荷量越多，偏角就越偏角就越_。（选填。（选填“大大”或或“小小”）结论：结论：_.p 这隐约向我们暗示：这隐约向我们暗示： F F与与q q、r r关系会像万关系会像万有引力那样吗？有引力那样吗？二、点电荷二、点电荷1、点电荷：

3、当带电体的形状、大小、电荷分布对电荷间相、点电荷：当带电体的形状、大小、电荷分布对电荷间相互作用力的影响可以忽略时，带电体可以看成为带有电荷互作用力的影响可以忽略时，带电体可以看成为带有电荷的点，这样的带电体叫做点电荷。的点，这样的带电体叫做点电荷。是理想化的物理模型。是理想化的物理模型。带电体本身的线度远小于它们之间的距离带电体本身的线度远小于它们之间的距离2、带电体可以看作为点电荷的条件：、带电体可以看作为点电荷的条件：_。dq1q2+-距离距离dd球半径球半径r r例题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.点电荷是一种理想化模型C.足够小的电荷就是点电荷D

4、.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ABD思考：两个相距较近的带电球（或球壳）情况又如何呢？dq1q2+-d221221dqqkdqqkFp 提示：提示：电荷间相互作用力较大，对球体表面的电荷分布电荷间相互作用力较大，对球体表面的电荷分布会产生什么影响？会产生什么影响？三、库仑定律三、库仑定律 法国物理学家库仑于法国物理学家库仑于17851785年通过年通过扭秤实验扭秤实验，定量研究，定量研究了电荷间的相互作用力规律了电荷间的相互作用力规律库仑定律。库仑定律。刻度盘与刻度盘与指针指针细银丝细银丝带电小球带电小球C带电小球带电小

5、球A平衡小球1 1、库仑定律：、库仑定律：在真空中在真空中，两个静止，两个静止点电荷点电荷之间相之间相互作用力的大小，跟它们的互作用力的大小，跟它们的电荷量的乘积成正比电荷量的乘积成正比，跟它们的跟它们的距离的平方成反比距离的平方成反比，作用力的方向在它们，作用力的方向在它们的连线上。的连线上。+q1q2rF1F22 2、公式、公式: :221rqqkF 三、库仑定律三、库仑定律k k 叫静电力常量叫静电力常量 : 229/CmN100 . 9 kp 物理意义：真空中两个相距物理意义：真空中两个相距1m，带电量各是，带电量各是1C的静的静止点电荷间的相互作用力为止点电荷间的相互作用力为9.01

6、09N。p 注意：注意：（1）使用上述公式时，电荷量使用上述公式时，电荷量Q1、Q2用绝对值代入计算。用绝对值代入计算。（2）适用条件：适用条件：真空中真空中（空气中近似适用）（空气中近似适用）； 点电荷点电荷理想化模型理想化模型。3、电荷间这种相互作用力叫做、电荷间这种相互作用力叫做静电力或库仑力。静电力或库仑力。p讨论：讨论：从库仑定律的公式看出，当两个电荷间的距离趋近于零时，两电荷间的作用力将变为无限大，这种说法正确吗？为什么？221rqqkF 221rqqkF 例题2、两个半径为0.3m的金属球，球心相距1.0m放置，当他们都带1.5105 C的正电时，相互作用力为F1 ，当它们分别带

7、+1.5105 C和1.5105 C的电量时，相互作用力为F2 , 则（ ） AF1 = F2 BF1 F2 CF1 F2 D无法判断 B 例题3、两个完全相同的金属小球A、B，A球带电量为5.0109C，B球带电量为7.0109C，两球相距1。问：它们之间的库仑力有多大？若把它们接触后放回原处，它们之间的相互作用力为多大？ 3.1510-7N910-9N221rqqkF 例题4、真空中有三个点电荷A、B、C，带电量分别为+q、+q、-q，其排列方式如图所示，已知A对B的作用力大小为3.03.01010-6-6N N，求：（1）C对B的作用力大小；（2）作用于B上的合力大小。1.210-5N9

8、10-6N221rqqkF 221rqqkF 例题5、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（ ） AF/2 BF/4 CF/8 D3F/8C若改为“ a a和和b b带等量同种电荷带等量同种电荷”,选( )D例题6、对库仑定律的理解和应用，下列认识正确的是（ ）A.公式适用于计算任何两个带电体之间的相互作用力B.由公式可知，当r0时，FC.相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相等，它们之间的库仑力大小一定相等D.两个点电荷的电荷量各减为原来的一半，它们之间

9、的距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的一半221rqqkF C作业（一作业（一）1.学案导学第学案导学第16页页【基础形成题基础形成题】例例1 1、例、例2 2；2.学案导学学案导学第第17页页【课后作业课后作业】1616例题7、真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +210-6 c,求：Q3所受的库仑力。解：解：Q3共受共受F1和和F2两个力的作用，两个力的作用，Q1=Q2=Q3=Q，相互间的距离，相互间的距离 r 都相同都相同,所以所以F1=F2=K22rQ=22695 . 0102100 . 9N=0.144 N根据平行四边形定则，合

10、力是:Q1Q2Q3F2F1FNFF25. 030cos21合力的方向沿Q1与Q2连线的垂直平分线向外.30例题8、AB是一根均匀带电直棒，C是一带电小球（球很小可看成点电荷），球正好在直棒的中垂线上，二者相隔一定距离，都带正电，请你分析直棒对球的作用力方向。OABC【分析】若在棒的中点两侧各取一小段长度相等的微元，二者电荷相等，到球C的距离相等，则库仑力大小相等。对两力正交分解，可以看到：沿棒方向的两个分力方向相反，互相抵消；沿垂直棒方向的两个分力方向相同。因此这两个库仑力的合力方向垂直棒向右。如此考查中点两侧每一对微元，则其合力均垂直棒向右。所以，棒对球的作用力垂直于棒。F1F2O例题9、一

11、半径为R的绝缘球壳上均匀带有电量为+Q的电荷，另一点量为+q的点电荷放在球心上，分析点电荷受力情况。若在球壳上挖去一个半径r(rR)的小圆孔，求此时点电荷受力的大小和方向。（已知静电力常量为k）（1）在球壳上取同一直径上的两个对称的小微元，它们对球心点电荷的作用力等大、反向，相互抵消。因此整个球壳对点电荷的作用力为0.FF（2）当挖去一个小圆孔后，与小圆孔对称的小微元对点电荷的作用力将无法被抵消，其他微元对点电荷的力仍可以抵消。因此，整个球壳对点电荷的作用力就是与小圆孔对称的微元产生的力.F2 22 22 22 24R4RQ Qr rrr4R4RQ QSSq q4 42 22 22 24R4R

12、r rkqQkqQR Rq qq qk kF F例题10、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(2)A、B两球之间的静电力 (3)B球所带电荷的性质(4)B球的电荷量的大+AB 例题11、在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷A、B,A带电+Q，B带电-9Q.现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处于平衡状态，问：C应带什么性质的电荷？放在何处？所带电量为多少？0.4mAB+Q-9Q（1）电荷种类：两同夹异（2）电荷位置：近小远大（3）电量大小

13、：两大夹小经验总结A与B连线上，A的左侧0.2m处带负电qC=9Q/4例题12、在一条直线上有两个相距0.4m的固定的点电荷A、B,A带电+Q，B带电-9Q.现引入第三个点电荷C，若要使C处于平衡状态，问：C应放在何处？对于电荷种类及电量大小有何要求？0.4mAB+Q-9Q此时只需要考虑C的平衡即可，受力分析可知，C应在A的左侧，而电荷正负均可。d/2d/2x x3 3x xx xd d可得：可得：x)x)(d(d9kQq9kQqx xkQqkQq2 22 2对于电荷种类及电量没有要求！例题13、在一条直线上有两个相距0.4m的固定的点电荷A、B,A带电+Q，B带电+9Q.现引入第三个点电荷C

14、，若要使C处于平衡状态，问：C应放在何处？对于电荷种类及电量大小有何要求？0.4mAB+Q+9Q分析可知，C应在AB的中间，设与A的距离为x：d/4d/4x x3 3x xx xd d可得：可得：x)x)(d(d9kQq9kQqx xkQqkQq2 22 2对于电荷种类及电量没有要求！例题14、两个大小相同的小球带有同种电荷（可看作点电荷），质量分别为m1、m2 ，电荷量分别为q1、q2，用绝缘丝线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，分别与竖直方向成夹角1 和2 (1 m2B.m1 q2D.q1 q2m1gFT1T2Fm2g12212211222111tantanmmtantan化简可得：）2（t

15、an：对）1（tan：对mmgmFmgmFmp 1 m2.由上述分析过程可以看出，夹角与电量大小无关！例题14、两个大小相同的小球带有同种电荷（可看作点电荷），质量分别为m1、m2 ，电荷量分别为q1、q2，用绝缘丝线悬挂后，因静电力而使两悬线张开，分别与竖直方向成夹角1 和2 (1 m2B.m1 q2D.q1m2,则1 2B.若m1=m2,则1= 2C.若q1 2D.若q1=q2,则1= 2ABO12FABO12m1gm2gm2gm1gT1T2F1212212211sinsinmm两式相比，可得：）2（sinFsingm球，由正弦定理得：B对）1（sinFsingm球，由正弦定理得：A对选选AB例题15、两个质量分别为m1、m2的小球，各自用长为L的丝线悬挂于同一点，当两球分别带同种电荷，且电荷量分别为q1、q2时