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公开课 库仑定律

发布时间:2013-12-22 10:42:15  

第一章

静 电 场

第2节 库仑定律

异种电荷相互吸引 两 同种电荷相互排斥 电 荷 之 间 的 相 互 作 讨 既然电荷之间存在相互作用,那么电荷之 用 论 间相互作用力的大小决定于哪‘些因素呢 ?

实验:探究影响电荷间相互作用力的因素

控制变量法

实验表明:电荷之间的作用力
(1)随电荷量的增大而增大

会不会与万有引力的大 (2)随距离的增大而减少 小具有相似的形式呢?
回顾:两物体之间的万有引力
(1)随质量的增大而增大 (2)随距离的增大而减少

一 实 验

原理
(1) m A

= mB

横梁平衡

(2) 用完全与A、B相同的带正
电荷的C靠近A,作用力使 1 2 得银丝有一个扭转角,力 越大扭转角度越大。

F =k

qq r
2

库 仑 结果 扭 (1) 改变A、C的距离看扭转 程度得: F μ 1 秤 r2
(2)改变A、C的电量看扭转 程度得: F μ q q
Made by Xue
1 2

所带电量的乘积成正比,跟它们之间距离的二 二 容 次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。

内 真空中两个静止的点电荷的相互作用力跟它们



库仑力或静电力

表 达 仑 式

F =k

q1q2 r
2

k叫静电力常量, k=9.0×109N·m2/C2


注 (1)大小:计算时只将电荷量的绝对值代入

律 意 (2)方向:在两点电荷的连线上,
同种电荷相斥,异种电荷相吸.

适用范围:真空、静止、点电荷
适 用 范
在空气中的结果与真空中相差很小, 因此在空气中也可使用此公式

静止

两个静止的电荷 一个静止,另一个运动的情况


(1)什么样的情况下,可以将物体看成质点? (2)质点实际存在吗?

点电荷本身的线度不一定很小,它 所带的电量也可以很大 忽略带电体的大小和形状,把它看作一个带电的点

1、概念: 点 2、条件:

(1)带电体本身的线度远小于它们之间的距离 (2)带电体本身的大小,对所讨论的问题影响甚小 电

3、是一种理想化的模型



带电体在一定条件下的抽象 实际是不存在的,简化处理

4、与力学中的“质点”类 似

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 .点电荷是一种理想模型 C .足够小的电荷就是点电荷 课 D .一个带电体能否看成点电荷,不是看它的尺 堂 寸 大小,而是看它的形状和大小对所研究的问 题 训 2、下列说法中正确的是:( 的影响是否可以忽略不计 )



A .点电荷就是体积很小的电荷 B .点电荷就是带电量都很小的带电体 q1q2 C .根据 F = k 2 可知,当r r ∞

0时,F

课 堂 训



3、 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( )。 A.F/2 B.F/4 C.F/8 D.3F/8 4、两个半径为0.3m的金属球,球心相距1.0m放置, 当他们都带1.5×10?5 C的正电时,相互作用力为 F1 , 当它们分别带+1.5×10?5 C和?1.5×10?5 C的电量 时, 相互作用力为F2 , 则( ) A.F1 = F2 B.F1 <F2

三 库 相 仑 同 (2)都与和作用力有关的物理量的乘积成正比 力 点
(3)两种力的方向都在两物体的连线上

(1)都与距离的二次方成反比

与 万 不 (1)描述了两种作用.(性质不同) 有 同 (2)库仑力可以是引力,也可以是斥力 引 点 万有引力只能是引力. 力
(3)常量不相同

例1、在氢原子中,原子核只有1个质子, 核外只有1 个电子, 它们之间的距离 r = 5.3×10-11 m 。求氢 原子核与电子之间的库仑力 F电及它们之间的万有引 力F引 ? (已知质子的质量为1.67× 10-27kg,电子 例 的质量为9.1×10-31kg) 解:氢原子核与电子之间的库仑力 F电为: 小结:微观粒子间的万有引力远小于库仑力, q1 q 2 ? 9.0 ? 109 ? (1.6 ? 10?19 )2 N 因此在研究微观带电粒子的相互作用时, ? 10?8 N ?k 2 题 F电可以把万有引力忽略 (5.3 ? 10?11 )2 ? 8.2 r 氢原子核与电子之间的万有引力 F 引 为:
m 1 m 2 ? 6.67 ? 10?11 ? 9.1 ? 10?31 ? 1.67 ? 10?27 N F引 ? G ? 3.6 ? 10?47 (5.3 ? 10?11 )2 r2

N

F电 F引

= 2.3 ′ 10

39

步 (1)求出每个电荷对所研究电荷的库仑力 四 骤 (2)平行四边形定则求出合力 库 例 真空中有三个点电荷,它们固定在边长为50cm 仑 题 的等边三角形三个顶点上,每个点电荷电量都 是+2 x 10-6 ,求它们各自所受的库仑力? 力 的
解:q3共受F1和F2两个力的作用,q1=q2=q3=q ,相互间距离都是r,所以
q1 +
2 q2 9.0 创 9 (2 10 -6) 10 N = 0.144N F1 = F2 = k 2 = 2 0.5 r

叠 加
q2 +

q3 + F1

F2

平行四边形定则 F= 2F1 cos 30 = 0.25N
F3

?

方向沿q1与q2连线的垂直平分线

5、两个分别用长是13cm的绝缘细线悬挂于同一点的 相同球形导体,带有同种等量电荷(可视为点电荷) 由于静电斥力,它们之间的距离为10cm。已知每个 课 球形导体的质量是0.6g,求:他们所带的电荷量

堂 训

q

T F mg



三个自由的点电荷只受库仑力的平衡规律 课 例:a、b两个点电荷,相距40cm,电荷量分别为q 1

和q2,且q1=9q2,都是正电荷;现引入点电荷c,这 外 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?





两同夹异、两大夹小、近小远大

一、库仑定律
1、定律内容:真空中两个静止点电荷之间的作用力, 六 跟它们的电荷量乘积成正比,跟它们的距离平方成反 两电荷间相互作用力叫 库仑力或静电力 比;作用力的方向沿着它们的连线。



2、表达式 F = k

q1q2 r2

静电力常量: k=9.0×109N· 2/C2 m



3、适用范围: ⑴真空中 ⑵点电荷 (3)静止
理想化模型,类似质点 一般都是说空气中

小 二、库仑定律的使用 结 1、库仑力叠加

先求出每个电荷对所研究电荷的库仑力 然后平行四边形定则求出合力

2、三个自由的点电荷只受库仑力的平衡规律
两同夹异、两大夹小、近小远大

1、三个点电荷呈三角形分布,q1=-6.00×10-9C, q2=5.00×10-9C,q3=-2.00×10-9C,它们之间的 七 距离和位置如图。求q 所受静电力的大小和方向。 3

课 后 作

q2
4m 3m 5m 37o

q3

q1

2、相距为L的点电荷A、B的带电量分为+4Q和业 Q,要引进第三个点电荷C,使三个点电荷在库仑、 力作用下都能处于平衡状态,试求C电荷的电量和 放置的位置?


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