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1、第二节 库仑定律同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引 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取决于哪些因素呢？1.1.可能跟电荷电量有关可能跟电荷电量有关猜想：2.2.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一、电荷之间的作用力一、电荷之间的作用力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一、电荷之间的作用力一、电荷之间的作用力 力力F F随着电荷距离随着电荷距离r r的增大而减小，的增大而减小，随着电荷量随着电荷量q q的减小而减小。的减小而减小。结论结论一、电荷之间的作用力一、电荷之间的作用力 定量实验定量实验1.研究的历程研究的历程二、实验探究
2、普利斯特利普利斯特利富兰克林富兰克林库仑库仑卡文迪什卡文迪什卡文迪什扭秤实验卡文迪什扭秤实验普利斯特利通过类比，普利斯特利通过类比，认为电力与万有引力具认为电力与万有引力具有一样的特性。卡文迪有一样的特性。卡文迪什也得出同样的结论。什也得出同样的结论。库仑通过直接测量，寻库仑通过直接测量，寻找电力规律。找电力规律。遇到困难遇到困难电荷量无法直接测量电荷量无法直接测量距离不便测量距离不便测量微小力不易测量微小力不易测量定量定量实验实验2.2.库仑的实验库仑的实验库仑做实验的装置库仑做实验的装置库仑扭秤库仑扭秤平分电荷量平分电荷量放大微小力放大微小力等倍改变距离等倍改变距离C 突破方法突破方法细银
3、丝细银丝平面镜平面镜平衡小球平衡小球B B带电小球带电小球C C带电小球带电小球A A 库仑的实验库仑的实验（1）电荷量）电荷量q不变，探究作用力不变，探究作用力F与距离与距离r的关系的关系实验探实验探究究：在在误误差差允允许许的的范范围围内内，电电荷荷间间相相互互作作用用力力与与两两带带电电体体间间距距离离的平方成反比。的平方成反比。实验探实验探究究：（2）距离）距离r不变，探究作用力不变，探究作用力F与电荷量与电荷量q的关系的关系在在误误差差允允许许的的范范围围内内，电电荷荷间间相相互互作作用用力力与与两两带带电电体体电电荷荷量量乘乘积成正比。积成正比。内容：内容：真空中真空中两个两个静止
4、点电荷静止点电荷之间的相互作用力之间的相互作用力,与与它们它们电荷量的乘积成正比电荷量的乘积成正比,与与它们它们距离的二次方成反比距离的二次方成反比,作用作用力的方向在它们的力的方向在它们的连线上连线上.一、库仑定律、电荷间相互作用力、电荷间相互作用力F F叫做静电力或库仑力叫做静电力或库仑力.2、大小：k=9.010k=9.0109 9N Nm m2 2/C/C2 2其中其中K K:静电力常量静电力常量3 3、方向：4、适用条件：真空真空(空气中近似成立空气中近似成立)静止的点电荷静止的点电荷计算时，若电荷是负电荷只需它的绝对值代入计算时，若电荷是负电荷只需它的绝对值代入在两电荷的连线上在两
5、电荷的连线上,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.二、点电荷(有电量,没大小的点)1 1、带电体本身的线度带电体本身的线度远小于远小于它们之间的距离它们之间的距离,带电带电体本身的大小，对讨论问题影响甚小，可把带电体体本身的大小，对讨论问题影响甚小，可把带电体视为一几何点，称为点电荷。视为一几何点，称为点电荷。2 2、点电荷是一个、点电荷是一个理想化的模型。理想化的模型。3 3、点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电量、点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电量也可以很大。也可以很大。点电荷这个概念与力学中的点电荷这个概念与力学中的“质点质点”类似。类似。1、下面
6、两个靠近的带电球体，是否可以看出是集中在球心位置的点电荷？（2）如果是两个球形带电导体（1）如果是两个电荷分布均匀的带电球体可以(均匀带电的球体,由于球所具有的对称性,即使它们之间的距离不是很大,一般也可以当作点电荷来处理电荷集中在球心的点电荷。)不可以想一想不是，公式不适用了。同种电荷电荷分同种电荷电荷分布在金属球外侧布在金属球外侧异种电荷电荷分异种电荷电荷分布在金属球内侧布在金属球内侧思考：两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中在球心位置的点电荷？适思考：两个靠近的带电球体，是否可以看作是集中在球心位置的点电荷？适用于用于r r=0=0的情况的情况?+Q+QL=4r+Q-QL=4r-+拓展
7、思考物体间静物体间静电力大吗电力大吗？两个导体球，球心之间的距离为两个导体球，球心之间的距离为r，由于电荷间力的作用，由于电荷间力的作用，电荷在导体球上的分布如图所示，两球带同种电荷时电荷在导体球上的分布如图所示，两球带同种电荷时F 。总 结【例题】【例题】已知氢核（质子）质量为已知氢核（质子）质量为1.6710-27kg。电子的质量是。电子的质量是9.110-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为在氢原子内它们之间的最短距离为5.310-11 m。试比较氢核与核外电子之间的。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。库仑力和万有引力。【解析】【解析】库仑力大小库仑力大小:万有引力大小万有
8、引力大小:三、静电力与万有引力的比较万有引力定律库仑定律不同点不同点只有引力既有引力又有斥力天体间表现明显微观带电粒子间表现明显都是场力都是场力万有引力场电场公式公式条件条件两质点之间两点电荷之间1.1.库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要分别分析。库仑力和万有引力是两种不同性质的力，受力分析时要分别分析。2.2.库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和谐美和多样美。库仑力和万有引力表达式的相似性，揭示了大自然的和谐美和多样美。静电力与万有引力【例题【例题2 2】真空中有三个点电荷，它们固定在边长真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm50cm的等边三角形的的等边三角形的
9、三个顶点上，每个点电荷的带电量都是三个顶点上，每个点电荷的带电量都是 210210-6-6 C,C,求它们各自所受的库求它们各自所受的库仑力。仑力。q1q2q3四、多个点电荷的作用力两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷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。的存在而有所改变。多个点电荷对同一点电荷的作用力等于各点多个点电荷对同一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电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和矢量和。【解析】【解析】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，相互间的距离距离 r 都相同都相同,所以所以根据平
10、行四边形定则，合力是根据平行四边形定则，合力是:合力的方向沿合力的方向沿 q1 与与 q2 连线的垂直平分线向外。连线的垂直平分线向外。任何两个电荷之间的库仑力不因其他电荷存在而受影响任何两个电荷之间的库仑力不因其他电荷存在而受影响任何一个电荷所受的库仑力等于周围其他各点电荷对它的作用力的任何一个电荷所受的库仑力等于周围其他各点电荷对它的作用力的合力合力几个库仑力或库仑力和其他性质的力合成时均遵守几个库仑力或库仑力和其他性质的力合成时均遵守平行四边形法则平行四边形法则任意两个电荷间都存在一对库仑力，且满足库仑定律任意两个电荷间都存在一对库仑力，且满足库仑定律应用多个电荷的库仑定律时，应注意：应
11、用多个电荷的库仑定律时，应注意：在一条直线上有两个相距在一条直线上有两个相距0.4m的点电荷的点电荷A、B，A带电带电+Q，B带电带电-9Q.现引入第三个点电荷现引入第三个点电荷C，恰好使三个点电荷处于平衡状态。，恰好使三个点电荷处于平衡状态。问：问：C应带什么性质的电荷？放在何处？所带电量为多少？应带什么性质的电荷？放在何处？所带电量为多少？五、同一直线上三个点电荷的平衡问题共线的三个自由电荷的平衡问题有关特点1.三个自由电荷的平衡规律“三点共线”三个点电荷分布在同一条直线上；“两同夹异”正、负电荷相互间隔；“两大夹小”中间电荷的电荷量最小；“近小远大”中间电荷靠近电荷量较小的电荷五、同一直
12、线上三个点电荷的平衡问题2.只要其中两个点电荷平衡，第三个点电荷一定平衡，只需根据平衡条件对其中的任意两个电荷列式即可1 1.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B.B.点电荷是一种理想化模型C.C.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ABDABD2 2两个半径均为1cm1cm的导体球，分别带Q Q和3Q3Q的电量，两球心相距90cm90cm，相互作用力大小为F F，现将它们碰一下后，放在两球心相距3cm3cm处，则它们的相互作用力大小变为 ()()A A3000F B3
13、000F B1200F1200FC C900F D900F D无法确定D D3.两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，电荷量分别为q1、q2，用绝缘丝线悬挂后，因静电力而使两，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悬线张开，分别与竖直方向成夹角1 和和2(1 m2 B.m1 q2 D.q1 q2m1gFT1T2Fm2g1 m2.由上述分析过程可以看出，由上述分析过程可以看出，夹角与电量大小无关！夹角与电量大小无关！库仑力的叠加小苹果库仑定律版电学世界很神奇，电学世界很
14、神奇，电学世界很神奇，电学世界很神奇，我们一起探奥秘，我们一起探奥秘，我们一起探奥秘，我们一起探奥秘，今天是个难忘日子。今天是个难忘日子。今天是个难忘日子。今天是个难忘日子。起电方式有三种，起电方式有三种，起电方式有三种，起电方式有三种，摩擦、接触和感应，摩擦、接触和感应，摩擦、接触和感应，摩擦、接触和感应，电荷间有相互作用。电荷间有相互作用。电荷间有相互作用。电荷间有相互作用。同种电荷相互排斥看着很有趣，同种电荷相互排斥看着很有趣，同种电荷相互排斥看着很有趣，同种电荷相互排斥看着很有趣，异种电荷相互吸引觉得更神奇。异种电荷相互吸引觉得更神奇。异种电荷相互吸引觉得更神奇。异种电荷相互吸引觉得更
15、神奇。真空中静止点电荷计算静电力，真空中静止点电荷计算静电力，真空中静止点电荷计算静电力，真空中静止点电荷计算静电力，库仑扭秤精密实验（揭）库库仑扭秤精密实验（揭）库库仑扭秤精密实验（揭）库库仑扭秤精密实验（揭）库 仑仑仑仑 定定定定 律律律律！F F F F与与与与Q QQ Q1 1 1 1、Q QQ Q2 2 2 2成呀成正比，成呀成正比，成呀成正比，成呀成正比，F F F F与与与与r r r r的平方成反比，的平方成反比，的平方成反比，的平方成反比，电荷之间连线方向，是引力还是斥力？电荷之间连线方向，是引力还是斥力？电荷之间连线方向，是引力还是斥力？电荷之间连线方向，是引力还是斥力？取决于电性！取决于电性！取决于电性！取决于电性！F F F F与与与与Q QQ Q1 1 1 1、Q QQ Q2 2 2 2成呀成正比，成呀成正比，成呀成正比，成呀成正比，F F F F与与与与r r r r的平方成反比，的平方成反比，的平方成反比，的平方成反比，科学家科学家科学家科学家啊啊啊啊先驱者啊激励我们，先驱者啊激励我们，先驱者啊激励我们，先驱者啊激励我们，奇妙世界就要探索。奇妙世界就要探索。奇妙世界就要探索。奇妙世界就要探索。