第二节库仑定律

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库仑定律

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.猜想同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引

通过改变检验电荷与点电荷之间距离以及改变电荷电量，观察悬线与竖直方向的偏角变化,借此来寻找影响电荷受力的因素。实验的基本思想：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电荷之间的作用力不禁让我们想到了与哪个力好象挺类似的？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一、库仑定律2、电荷间的这种力叫做静电力，又叫库仑力。1、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．3、适用条件：真空中的点电荷点电荷：没有大小的带电体．（1）点电荷是一个理想化的物理模型，实际上是不存在的．（2）实际的带电体在本身的大小跟带电体间的距离相比小得多时可看作是点电荷．阅读课本第6页内容，回答下列问题：1、库仑通过什么方法比较力的大小？2、库仑通过什么方法比较电荷量的大小？困难：1、F太小不易测量2、没有电荷量的概念q无法测量二、库仑的实验电荷均分原理库仑扭秤放大力库仑做实验用的装置叫做库仑扭秤。如图，细银丝的下端悬挂一根绝缘棒，棒的一端是一个带电的金属小球A，另一端有一个不带电的球与A球的重力平衡。当把另一个带电的小球C插入容器并使它靠近A时，A和C之间的作用力使悬丝扭转，通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。二、库仑的实验1、F与r有关

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/r2二、库仑的实验研究方法：控制变量法.二、库仑的实验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研究方法：控制变量法.1、库仑定律用公式表示：2、式中电荷量的单位用C，距离的单位用m，力的单位用N，则静电力常量k：二、库仑的实验3、q1、q2只需用绝对值代入即可求得作用力大小，方向由两电荷的电性判断。这就是说，两个电荷量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是9.0×109N，差不多相当于一百万吨物体所受的重力！解：氢核与电子所带的电荷量都是1.6×10-19C例题1、已知氢核（质子）的质量m2=1.67×10-27kg，电子的质量m1=9.10×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力．可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观带电粒子间的相互作用时，可以把万有引力忽略.多个点电荷的问题如果存在两个以上点电荷，那么每个点电荷都要受到其他所有点电荷对它的作用力。实验表明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变。因此两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。（1）库仑定律是电磁学的基本定律之一。（2）静电力遵循牛顿第三定律，力的平行四边形定则．（3）任一带电体都可以看成是由许多点电荷组成，任意两点电荷间的作用力都遵守库仑定律。所以，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和平行四边形定则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向．【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+2×10-6c，求它们各自所受的库仑力。解：q3共受F1和F2两个力的作用，q1=q2=q3=q，相互间的距离r都相同，所以F1=F2=K=N=0.144N根据平行四边形定则，合力是:q1q2q3F2F1F合力的方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外.30°1、内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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.2、公式：3、适用条件：⑴真空⑵点电荷4、点电荷：是一种理想模型。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.k=9.0×109N·m2/C2小结例3、有两个半径为r的带电金属球中心相距为L(L=4r),对于它们之间的静电作用力（设每次各球带电量绝对值相同）()A.带同种电荷时大于带异种电荷时

B.带异种电荷时大于带同种电荷时

C.带等量负电荷时大于带等量正电荷时

D.大小与带电性质无关，只取决于电量QQL=4r解题

提醒

点电荷：+Q+QL=4r+++++++Q-QL=4r---+++物理模型，即如果满足相互之间距离远大于带电体大小则带电体便可看做点电荷.库仑定律的适用是什么条件？故1、关于点电荷的概念,下列说法正确的是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A、只有体积很小的带电体才能看作点电荷B、体积很大的带电体一定不能看作点电荷C、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√2、两个半径相同的金属小球，带电量之比为1∶7，相距为r，两者相互接触后再放回原来的位置上，则相互作用力可能为原来的[]CDF1abc+-F2F3F4+3、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、F1

B、F2

C、F3

D、F4

B4.如图所示，用两根绝缘细线挂着两个质量相同的不带电的小球A和B，此时，上、下细线受的力分别为TA、TB，如果使A带正电，B带负电，上、下细线受力分别为T

A，T

B，则

A、TA<T

A

B、TB>T

B

C、TA=T

A

D、TB<T

B√√ff1f1F＋Q1＋Q1－Q2+qF=f＋Q1＋Q1－Q2F=f-qf1f1Ff5.如图所示，一个挂在丝线下端的带正电的小球B，静止在图示位置；若固定的带正电的小球A电荷量为Q，B球的质量为m，带电荷量q，θ=30°，A和B在同一水平线上，整个装置处于真空中，求A、B两球之间的距离为多少?①据库仑定律得②由①、②得解：受力分析如图q1+q2三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？同夹异、大夹小、近小远大+q1q3三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