庫侖定律講解

庫侖定律講解第一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日1．元電荷：科學(xué)發(fā)現(xiàn)最小的電荷量就是

所帶的電荷量．質(zhì)子、正電子電荷量與它相同，用e表示，e＝

，所有帶電體的電荷量都是元電荷的

．2．電荷守恒定律

(1)內(nèi)容：電荷既不能創(chuàng)造，也不能消失，它只能從一個物體

到另一物體或從物體的這一部分

到另一部分，系統(tǒng)的電荷總量

．1.60×10－19C整數(shù)倍轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移不變電子第二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日(2)物體帶電的實質(zhì)：

．

(3)物體帶電的方式有：

、

、

．

(4)當(dāng)完全相同的帶電金屬球相接觸時電荷的分配規(guī)律：同種電荷總量

，異種電荷先

后

．電荷轉(zhuǎn)移摩擦起電感應(yīng)起電接觸帶電平均分配中和平分第三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日1．電荷量的實質(zhì)：物體得到或失去電子便帶上了電荷，得到電子帶負(fù)電，失去電子帶正電．討論物體帶何種電荷，是指凈電荷是正是負(fù)，也就是說物體具有的總電荷是哪種電荷多于哪種，凈電荷的多少叫做電荷量．2．點電荷是無大小、無形狀且有電荷量的一個理想化模型．在實際問題中，只有當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至于帶電體的形狀和大小對相互作用的影響可以忽略不計時，帶電體才可以視為點電荷．第四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日3．一個帶電體能否被視為點電荷完全取決于自身的幾何形狀大小與帶電體之間的距離的比較，與帶電體的大小無關(guān)．即帶電體很小，不一定可視為點電荷；帶電體很大，也不一定不能視為點電荷．4．元電荷：電荷量e＝1.60×10－19C稱為元電荷．所有帶電體的電荷量都等于電荷量e或等于電荷量e的整數(shù)倍．即在物體帶電現(xiàn)象中元電荷是最小電荷量．第五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日1．點電荷

當(dāng)帶電體間的距離比它們自身的大小大的多以至于帶電體的

、

及

對它們之間相互作用力的影響可以忽略不計時，這樣的帶電體，就可以看作帶電的點，叫做點電荷．類似于力學(xué)中的

．也是一種理想化的模型．形狀大小電荷分布質(zhì)點第六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日2．庫侖定律

(1)內(nèi)容：在

中兩個點電荷的相互作用力跟它們______________

成正比，跟它們間的

成反比．作用力的方向在

________________上．

(2)表達(dá)式：F＝k

，式中k＝

，叫

．

(3)適用條件：

中的點電荷．電荷量的乘積距離的平方它們的連線9.0×109N·m2/C2靜電力常量真空真空第七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日對庫侖力和庫侖定律的理解？1．庫侖力的正負(fù)不表示力的大小，而表示庫侖力的性質(zhì)．當(dāng)兩帶電體所帶電荷同號時，F(xiàn)＞0，庫侖力為斥力；當(dāng)兩帶電體所帶電荷異號時，F(xiàn)＜0，庫侖力為引力．因此，用庫侖定律進(jìn)行計算時，不必將符號代入，只需判斷力的性質(zhì)即可．2．兩個帶電體之間的庫侖力是一對作用力和反作用力．庫侖定律的公式

F=k只適用于真空中的點電荷(在空氣中近似成立). r→0時，不能認(rèn)為力F無窮大，因為此時公式已不再成立．第八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日如圖9－1－1所示，兩個完全相同的絕緣金屬殼a、b的半徑為R，質(zhì)量為m，兩球心之間的距離為l＝3R.若使它們帶上等量的異種電荷，電荷量為q，那么兩球之間的萬有引力F引，庫侖力F庫分別為(

)圖9－1－1第九頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日

解析：萬有引力定律適用于兩個可看成質(zhì)點的物體，而均勻的球體可將其質(zhì)量集中在球心考慮；庫侖定律適用于點電荷，兩球殼帶等量異種電荷，但由于電荷間的相互作用力使其電荷集中在兩球殼的內(nèi)側(cè)，它們之間距離小于l，故此時的庫侖力大于電荷集中在球心時的庫侖力．答案：D第十頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日【例1】如圖9－1－3所示，在光滑絕緣水平面上放置3個電荷量均為q(q＞0)的相同小球，小球之間用勁度系數(shù)均為k0的輕質(zhì)彈簧絕緣連接．當(dāng)3個小球處在靜止?fàn)顟B(tài)時，每根彈簧長度為l.已知靜電力常量為k，若不考慮彈簧的靜電感應(yīng)，則每根彈簧的原長為(

)

圖9－1－3第十一頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日

解析：對最右邊的小球受力分析可知，小球受到另外兩個帶電小球?qū)λ蛴业膸靵隽?，大小分別為F1＝和F2＝，由力的平衡可知彈簧彈力的大小F＝F1＋F2＝；故彈簧的伸長量為Δl＝，所以選C.

答案：C第十二頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日

分析帶電體力學(xué)問題的方法與純力學(xué)問題的分析方法一樣，學(xué)會把電學(xué)問題力學(xué)化．分析方法是：

1．確定研究對象．如果有幾個物體相互作用時，要依據(jù)題意，適當(dāng)選取

“整體法”或“隔離法”，一般是先整體后隔離．

2．對研究對象進(jìn)行受力分析．

3．列平衡方程(F合＝0或Fx＝0，F(xiàn)y＝0)第十三頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日1－1

(2009·合肥模擬)在光滑絕緣的水平地面上放置四個相同的金屬小球，小球A、B、C位于等邊三角形的三個頂點上，小球D位于三角形的中心，如 圖9－1－4所示．現(xiàn)讓小球A、B、C帶等量的正電荷Q，讓小球D帶負(fù)電荷q，使四個小球均處于靜止?fàn)顟B(tài)，則Q與q的比值為(

) A. B. C．3 D.圖9－1－4第十四頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日

解析：由庫侖定律和力的平衡知識可得：，解得：，故D正確．答案：D第十五頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日A．應(yīng)放在A點，Q＝2q B．應(yīng)放在B點，Q＝－2qC．應(yīng)放在C點，Q＝－q D．應(yīng)放在D點，Q＝－q解析：由平行四邊形定則得出＋q和－q在O點產(chǎn)生的合場強(qiáng)水平向右，大小等于其中一個點電荷在O點產(chǎn)生的場強(qiáng)的大?。箞A心處的電場強(qiáng)度為零，則應(yīng)在C點放一個電荷量Q＝－q的點電荷，故C選項正確．答案：C第十六頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日如圖9－1－9所示，真空中A、B兩個點電荷的電荷量分別為＋Q和＋q，放在光滑絕緣水平面上，A、B之間用絕緣的輕彈簧連接．當(dāng)系統(tǒng)平衡時，彈簧的伸長量為x0.若彈簧發(fā)生的均是彈性形變，則(

)圖9－1－9第十七頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日A.保持Q不變，將q變?yōu)?q，平衡時彈簧的伸長量等于2x0B．保持q不變，將Q變?yōu)?Q，平衡時彈簧的伸長量小于2x0C．保持Q不變，將q變?yōu)椋璹，平衡時彈簧的縮短量等于x0D．保持q不變，將Q變?yōu)椋璔，平衡時彈簧的縮短量小于x0

【錯解】

解：當(dāng)電荷量為q時，電荷間的庫侖力F＝k＝kx0，當(dāng)電荷量為2q時，電荷間的庫侖力F′＝k＝kx，x＝2x0，當(dāng)q變?yōu)椋璹時，電荷間為吸引力F″＝k＝kx′，x′＝x0，所以正確選項為AC.

第十八頁，共二十頁，編輯于2023年，星期日

解析：設(shè)彈簧的原長為l，＋Q和＋q間的庫侖力為F＝k＝kx0，將q變?yōu)?q時，設(shè)彈簧伸長量為x，則電荷間的庫侖力為F′＝k＝kx，上述兩式相比得，x＜2x0.

同理F″＝k＝kx′，，x

′＞x0.B正確．【正解】