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1、信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*第二节库仑定律库仑定律信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*一、点电荷一、点电荷 1.1.在研究带电体间的相互作用时在研究带电体间的相互作用时,如果带电体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线度远小于它们之间的距离带电体本身的大小本身的大小,对我们所讨论的问题影响甚小对我们所讨论的问题影响甚小,相对来说相对来说可把带电体视为一几何点可把带电体视为一几何点,并称它并称它为点电荷为点电荷(只有电荷量只有电荷量,没有大小、形状没有大小、形状)。2.2.点电荷是点电荷是
2、实际带电体在一定条件下的抽象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是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理理想化的模型想化的模型。3.3.点电荷本身的线度不一定很小点电荷本身的线度不一定很小,它所带的它所带的电量也可以很大。电量也可以很大。点电荷这个概念与力学中点电荷这个概念与力学中的的“质点质点”类似类似。信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*例例:一个半径一个半径r1=10cm的带电圆盘的带电圆盘,如果考如果考虑它和虑它和d1=10m处某个电子的作用力处某个电子的作用力,就完就完全可以把它看作全可以把它看作_.点电荷点电荷一
3、个无限大的带电平面一个无限大的带电平面 而如果这个电子离带电圆盘只有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那么这一带电圆盘又相当于_.点电荷点电荷:是指这样的带电体是指这样的带电体,它本身的大小比它本身的大小比它到其他带电体的距离它到其他带电体的距离小得多小得多.这样这样,在研究在研究它与其他带电体的相互作用时它与其他带电体的相互作用时,可以可以忽略忽略电电荷在带电体上的具体荷在带电体上的具体分布情况分布情况,把它抽象成把它抽象成一个几何点一个几何点.信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*我们还学过那些我们还学过那些理想化模型
4、理想化模型？质点：在力学中，当一个物体的大小、形状质点：在力学中，当一个物体的大小、形状与研究的问题关系不大时与研究的问题关系不大时,我们可以忽略这些我们可以忽略这些次要因素次要因素,而把物体当作一个仅有质量的点而把物体当作一个仅有质量的点.以后以后,会学到会学到”弹簧振子弹簧振子”、”单摆单摆”、”理想气体理想气体”、”光线光线”等理想化模型等理想化模型.理想模型方法理想模型方法 是物理学常用的研究方法。是物理学常用的研究方法。当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下当研究对象受多个因素影响时，在一定条件下人们可以人们可以抓住主要因素，忽略次要因素抓住主要因素，忽略次要因素，将研，将研究对象
5、抽象为理想模型。这样可以使问题的处究对象抽象为理想模型。这样可以使问题的处理大为简化。理大为简化。地球能否看成质点？地球能否看成质点？信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*课堂训练课堂训练 1 1、关于点电荷的下列说法中正确的是：、关于点电荷的下列说法中正确的是：A.A.真正的点电荷是不存在的真正的点电荷是不存在的 B.B.点电荷是一种理想模型点电荷是一种理想模型 C.C.足够小的电荷就是点电荷足够小的电荷就是点电荷 D.D.一个带电体能否看成点电荷，不是看它的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尺寸大小，而是看它的
6、形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计的问题的影响是否可以忽略不计A B D A B D 信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*同种电荷相互排斥同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引异种电荷相互吸引 既然电荷之间存在相互作用，那么电荷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？之间相互作用力的大小决定于那些因素呢？二、库仑定律二、库仑定律 可能跟电荷电量有关可能跟电荷电量有关;可能与两个电荷间的距离有关可能与两个电荷间的距离有关.猜想猜想信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*探究影响电
7、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演示演示实验表明：实验表明：电荷之间的作用力电荷之间的作用力（1）随电荷量的增大而增大）随电荷量的增大而增大（2）随距离的增大而减少）随距离的增大而减少 1.F1.F与与r r有关有关 库仑的实验库仑的实验研究方法研究方法：控制变量法控制变量法.库仑扭秤1 库仑扭秤3 结论：结论：保持两球上的电量不变保持两球上的电量不变，改变两球，改变两球之间的距离之间的距离r r，从实验结果中库仑得出，从实验结果中库仑得出静电静电力与距离的平方成反比力与距离的平方成反比，即，即 F1/rF1/r2 2信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13
8、970758875*2.F2.F与与q q有关有关 库仑扭秤1 库仑扭秤2 库仑的实验库仑的实验结论：结论：保持两球间的距离不变保持两球间的距离不变，改变两球，改变两球的带电量，从实验结果中库仑得出的带电量，从实验结果中库仑得出静电力静电力与电量的乘积成正比与电量的乘积成正比，即，即 F qF q1 1q q2 2信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*库仑定律库仑定律 真空中两个点电荷之间的相互作用力，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，作用力的方向的距离的二次方成反
9、比，作用力的方向在它们的连线上在它们的连线上,同种电荷相互排斥同种电荷相互排斥,异种异种电荷相互吸引。电荷相互吸引。大小：其中其中K K叫静电力常量：叫静电力常量：k=9.0k=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2适用范围：适用范围：1.1.真空中；真空中；2.2.点电荷点电荷.电荷间相互作用力叫做电荷间相互作用力叫做静电力静电力或或库仑力库仑力.信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*课堂训练课堂训练2 2、下列说法中正确的是：、下列说法中正确的是：A.A.点电荷就是体积很小的电荷点电荷就是体积很小的电荷B.B.点电荷就是体积和带电量都很小点
10、电荷就是体积和带电量都很小 的带电体的带电体C.C.根据根据 可知当可知当r 0 r 0 时，时，F F D.D.静电力常量的数值是由实验得到的静电力常量的数值是由实验得到的D D 信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*从例题可以看从例题可以看出：电子和质子的出：电子和质子的静电力是它们间万静电力是它们间万有引力的有引力的2.32.310103939倍倍.正因如此正因如此,以后在以后在研究带电微粒间相研究带电微粒间相互作用时互作用时,经常忽略经常忽略万有引力万有引力.信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*图1.2-
11、3信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*小小 结结1 1、内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力、内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力,跟跟它们的电荷量的乘积成正比它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方跟它们的距离的二次方成反比成反比,作用力的方向在它们的连线上作用力的方向在它们的连线上.2 2、公式：、公式：3 3、适用条件：、适用条件：真空真空 点电荷点电荷4 4、点电荷：是一种理想模型、点电荷：是一种理想模型.当带电体的线度比起相当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷带电体可视为点电荷.k=9
12、.0k=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*课堂训练课堂训练3 3、三个相同的金属小球三个相同的金属小球a a、b b和和c c，原来，原来c c不不带电，而带电，而a a和和b b带等量异种电荷，相隔一定带等量异种电荷，相隔一定距离放置，距离放置，a a、b b之间的静电力为之间的静电力为F F。现将。现将c c球分别与球分别与a a、b b接触后拿开，则接触后拿开，则a a、b b之间的之间的静电力将变为（静电力将变为（）。）。A AF/2 BF/2 BF/4 F/4 C CF/8 DF/8 D3F/
13、83F/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信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*课堂训练课堂训练4 4、两个半径为、两个半径为0.3m0.3m的金属球，球心相的金属球，球心相距距1.0m1.0m放置，当他们都带放置，当他们都带1.51.51010 5 5 C C的正电时，相互作用力为的正电时，相互作用力为F F1 1 ，当它们，当它们分别带分别带+1.5+1.51010 5 5 C C和和 1.51.51010 5 5 C C的的电量时，相互作用力为电量时，相互作用力为F F2 2,则（则（）A AF F1 1=F=F2
14、 2 B BF F1 1 F F2 2 C CF F1 1 F F2 2 D D无法判断无法判断 B库仑定律习题课信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*复习复习:、两种电荷：、两种电荷：正电荷正电荷 负电荷负电荷、使物体带电的方法：、使物体带电的方法：（）摩擦起电：（）摩擦起电：（）静电感应：（）静电感应：（）接触起电：（）接触起电：电中和电中和、电荷量的表示：元电荷：用、电荷量的表示：元电荷：用“e e”表示。表示。e=1.60X10e=1.60X10-19-19C C 任何电荷的电量都是元电荷的整数倍任何电荷的电量都是元电荷的整数倍 、电荷守恒定律：
15、、电荷守恒定律：近异远同信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*库仑定律库仑定律、库仑定律的内容：、库仑定律的内容：、公式表示：、公式表示：、应用范围：、应用范围：（）点电荷：（）点电荷：理想化模型理想化模型（）真空（）真空、注意点：、注意点：（1 1）符合牛顿第三定律）符合牛顿第三定律 （2 2）库仑力的运算与一般力相同）库仑力的运算与一般力相同信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*一、两导体接触后电荷分配规律：、完全相同的金属小球接触后电荷分配同种电荷：先相加再平分异种电荷：先中和再平分信丰中学信丰中学13970
16、758875信丰中学信丰中学13970758875*例1：两个相同的金属小球，带电量之比为17，相距为r,两者相互接触后在放回原来的位置上，则它们间的库仑力可能为原来的（）A.4/7 B.3/7 C.9/7 D.16/7C D信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*例例2:两两个个带带同同种种电电荷荷的的相相同同金金属属小小球球(两两球球距距离离远远大大于于小小球球的的直直径径）所所带带电电量量分分别别为为Q1，Q2，现现让让它它们们接接触触后后再再放放回回原原处处，那那么么它它们们的的相相互互作作用用与与原原来来相比（相比（）A.可能变大可能变大 B.可
17、能变小可能变小 C.可能不变可能不变 D.以上三种都可能存在以上三种都可能存在Q1Q2AC信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*例例3 3、有两个完全相同的带电小球和、有两个完全相同的带电小球和。分别带电。分别带电1010和和-Q,-Q,球心间距球心间距为为R R，将它们用绝缘支柱固定起来，将它们用绝缘支柱固定起来，现用第三个一样的不带电的金属球现用第三个一样的不带电的金属球C C反复不断地和反复不断地和A A、B B轮流接触，最后轮流接触，最后移开移开C C，A A、B B间的作用力变为原来的间的作用力变为原来的多少倍？多少倍？9/10信丰中学信丰中学
18、13970758875信丰中学信丰中学13970758875*、不完全相同的金属物体接触后电荷、不完全相同的金属物体接触后电荷分配规律：分配规律：不一定均分，分配的比例与两个不一定均分，分配的比例与两个导体的大小及形状有关，如果两个导导体的大小及形状有关，如果两个导体的大小形状确定，则分配比例一定体的大小形状确定，则分配比例一定 信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*二、含库仑力的共点力的平衡 分析方法与力学相同分析方法与力学相同(1)(1)确定对象确定对象(2)(2)受力分析受力分析(3)(3)合成或正交分解合成或正交分解(4)(4)运用平衡条件运用平
19、衡条件信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*例例5 5、A A、B B两两个个点点电电荷荷，相相距距为为r r，A A带带有有9Q9Q的的正正电电荷，荷，B B带有带有4Q4Q的正电荷的正电荷（1 1）如如果果A A和和B B固固定定，应应如如何何放放置置第第三三个个点点电电荷荷C C，才才能能使使此此电电荷荷处处于于平平衡衡状状态态？此此时时对对C C的的电电性性及及电电量量q q有无要求？有无要求？（2 2）如如果果A A和和B B是是自自由由的的，又又应应如如何何放放置置第第三三个个点点电电荷荷，使使系系统统处处于于平平衡衡状状态态？此此时时对对第
20、第三三个个点点电电荷荷C C的电量的电量q q的大小及电性有无要求？的大小及电性有无要求？+AB9Q4Q-Q QC C信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*三、含库仑力的动力学问题三、含库仑力的动力学问题 运用运用牛顿第二定律牛顿第二定律结合结合运动学公式运动学公式求解求解信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*例例7 7、如如图图，质质量量均均为为m m的的三三个个带带电电小小球球A A、B B、C C，放放置置在在光光滑滑的的绝绝缘缘水水平平面面上上，彼彼此此相相隔隔的的距距离离为为L L，（L L比比球球半半径
21、径r r大大的的多多），B B球球带带电电量量为为Q QB B=-3q=-3q，A A球球带带电电量量为为Q QA A=6q,=6q,若若在在C C上上加加一一水水平平向向右右的的恒恒力力F F，要要使使A A、B B、C C三三球始终保持球始终保持L L的间距运动，求的间距运动，求（1 1）F F的大小？的大小？（2 2）C C球所带电量为多少？带何种电荷？球所带电量为多少？带何种电荷？ACB+-F6q-3qQC+信丰中学信丰中学13970758875信丰中学信丰中学13970758875*例例8 8、光滑水平面有、光滑水平面有A A、B B两个带电小球，两个带电小球，A A的质量是的质量是B B的质量的的质量的2 2倍，将两球由静倍，将两球由静止释放，初始止释放，初始A A的加速度为的加速度为a,a,经过一段经过一段时间后，时间后，B B的加速度也为的加速度也为a a，速度大小，速度大小为为v v，此时，此时，A A的加速度为的加速度为 .a/2