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文档简介
1、库仑定律,福建省长乐第一中学物理组 周华,鲁科版选修3-1 第1章 第2节,1、电荷间的相互作用规律: 同种电荷相斥,异种电荷相吸静电力或库仑力,一、静电力与点电荷模型,2、如图所示,电荷间的作用力,问题:静电力与哪些因数有关?,3、探究影响静电力的因素,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,真空中点电荷的静电力与电量和距离有关?,简化:真空(空气) 的点电荷,猜想:,当rR1、2时,物体大小形状可忽略,控制变量法,理想化模型,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,
2、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(只有电荷量,没有大小、形状) 。 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。,例1:一个半径r1=10cm的带电圆盘,如果考虑它和d1=10m处某个电子的作用力,就完全可以把它看作_.,点电荷,一个无限大的带电平面,而如果这个电子离带电圆盘只有d2=1mm,那么这一带电圆盘又相当于_.,点电荷:是指这样的带电体,它本身的大小比它到其他带电体的距离小得多.这样,在研究它与其他带
3、电体的相互作用时,可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况,把它抽象成一个几何点.,定性实验:控制变量法,距离越小静电力越大,带电量越大静电力越大,真空中点电荷的静电力与电量和距离有关?,库 仑 扭 秤 实 验,早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定性规律,定量讨论电荷间相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑.库仑做了大量实验,于1785年得出了库仑定律.,库仑扭秤实验,实验装置,A,B,C,库仑(Coulomb 17361806): 法国物理学家;,1785年,库仑定律,库仑的扭秤实验:,1、装置:,库仑扭秤,2、原理:,(2)使A带正电,之后取一与A、B完全相同的带正电的球C,当C靠近
4、A时,静电力使银丝有一个扭转角,力越大扭转角度越大。,(3)改变A、C的距离看扭转程度得:,(4)改变A、C的电量看扭转程度得:,结论:,内容:真空中两个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.同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。,二、库仑定律,、电荷间相互作用的力F叫做静电力或库仑力.,2、大小:,k=9.0109Nm2/C2,其中K:静电力常量,3、方向:,4、适用条件:,真空(空气中近似成立),点电荷,计算时,若电荷是负电荷只需它的绝对值代入,在两电荷的连线上,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.,例2、关于点电荷的下列
5、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,A B D,注意适用条件:,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,Q,Q,L=4r,例题3,解题提醒,点电荷:,物理模型,即如果满足相互之间距离远大
6、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?,三、静电力与万有引力的比较,自然界既具有多样性,又具有统一性,启示,库仑定律,万有引力定律,遵循规律,Q1、Q2、r,m1、m2、r,影响因素,物体带电,物体具有质量,产生原因,静电力,万有引力,项目,解:,例5课本P14: 2.求电子的线速度、周期?,与万有引力比较:,例4 在氢原子内,电子和质子的间距为5.2810-11m, 求它们之间电相互作用和万有引力,并比较它们的大小.,+,-,v,如果存在两个以上的点电荷怎样求静电力?,实验证明: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变化。,两个或两个以上点电荷对某一个点
7、电荷的作用力,等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。,四、静电力叠加原理,y,静电力叠加原理求合力:,A,B,C,+Q,-Q,+Q,r,r,r,求C的受力?,FAC,FAC,F合,+q2,F1,F3,F4,F2,若QAQB时,合力为_?,-q1,5m,3m,4m,-q3,F13,F23,37o,求q3的受力?,正交分解,Fx,Fy,F,-q1,0.1m,0.3m,+q2,+q3,例6课本P14: 4.求q2的受力?,F,Fx,Fy,x,例7、如图A、B、C三点位一直角三角形的三个顶点,角B为30度,现在A、B两点放置电荷qA, qB,测得在C点处正点电荷受静电力方向与AB平行向左,则A
8、带_电, qA : qB =_,负,:,电荷均分原理:,2Q,4Q,r,将两金属球接触后放回原位,库仑力变为原来几倍?,A,C,B,+Q,Q,r,A,B,金属小球C(不带电)先后分别与A、B各接触一下后拿走,A、B之间的静电力变成原来的多少倍?,提高:AB分别带正负电荷,接触后库仑力可能变大吗?,提高:接触很多很多次后呢?,=,+9Q,-Q,A,B,可能不变吗?,三球平分,悬挂小球,mA,+2q,+q,L,L,课本P14: 2.两球完全相同, 知m、L、,求q?,qAqB,mA=mB,平衡时两球位于同一水平面,=?,tan=F/mAg,tan=F/mBg,=,偏角由质量mA、mB决定,与带电量无关。,mB,当mAmB时,可得,两球系统重心左移,重力产生逆时针力矩,整体逆时针转动,变小,变大,电荷平衡问题,两同夹异,两大夹小,近小远大,电荷平衡问题,+9Q,+Q,A,B,L,引入第三个电荷q,使三个电荷都平衡。问q带何种电?位置?带电量?,x,x=L/4,q=9Q/16,三个电荷都平衡,求它们带电量之比?,+9Q,-Q,A,B,q1,L1,q2,q3,
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