光的原理課件8.1 真空中的庫(kù)侖定律

8.1真空中的庫(kù)侖定律電荷守恒定律真空中的庫(kù)侖定律摩擦生電問(wèn)題引入兩種基本電荷元電荷與點(diǎn)電荷

公元前6世紀(jì)人們發(fā)現(xiàn)與毛皮磨擦的琥珀能夠吸引毛發(fā)等輕小物體，對(duì)電磁現(xiàn)象有了初步認(rèn)識(shí)。

18世紀(jì)后人們開(kāi)始了電荷相互作用的定量研究，對(duì)電磁現(xiàn)象及其規(guī)律有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

電的研究和應(yīng)用在認(rèn)識(shí)和改造世界中展現(xiàn)出巨大的活力。問(wèn)題引入一、摩擦生電

用摩擦的方法可以使物體帶電。用絲綢摩擦過(guò)的玻璃棒帶正電荷，用毛皮摩擦過(guò)的硬橡膠棒帶負(fù)電荷。自然界中有正、負(fù)兩種電荷。電荷之間有相互作用力。同種電荷相互排斥二、兩種基本電荷異種電荷相互吸引利用同性相斥異性相吸的原理可制成驗(yàn)電器質(zhì)子和電子帶有等量的異種電荷，電荷量用e表示。實(shí)驗(yàn)表明所有帶電體的電荷量都是e的整數(shù)倍。因此e被稱為元電荷。三、元電荷與點(diǎn)電荷如果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與大小對(duì)相互作用力的影響可以忽略不計(jì)，這樣的帶電體可以看作點(diǎn)電荷。四、電荷守恒定律

電荷既不能被創(chuàng)生，也不能被消滅，只能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分，在轉(zhuǎn)移過(guò)程中，電荷的總量不變。

在真空中，兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間相互作用力的大小，跟它們的電荷量的乘積成正比，跟它們的距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。這個(gè)規(guī)律叫做真空中的庫(kù)侖定律。五、真空中的庫(kù)侖定律

+q1q2rF1F2靜止電荷間的相互作用力叫做靜電力或庫(kù)侖力。式中k叫做靜電力恒量，

解：氫原子核與電子之間的庫(kù)侖力

F電為

例1在氫原子中，原子核只有1個(gè)質(zhì)子,核外只有1個(gè)電子,它們之間的距離

r=5.3×10-11m。求氫原子核與電子之間的庫(kù)侖力

F電及它們之間的萬(wàn)有引力F引。

討論：電子和質(zhì)子間的萬(wàn)有引力比庫(kù)侖力小得多，因而在研究微觀世界的各種物理過(guò)程中，萬(wàn)有引力可忽略不計(jì)。因此，電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力，可認(rèn)為只來(lái)源于庫(kù)侖力。

氫原子核與電子之間的萬(wàn)有引力

F

引

為

分析：如圖所示，用“+”“–”號(hào)表示電荷的正負(fù)。根據(jù)牛頓第三定律，電荷q

1、q

2

之間的作用力F1

和

F2

是大小相等，方向相反。

例2在真空中有兩個(gè)相距

0.3

m的點(diǎn)電荷，所帶的電荷量分別是

2×10-8

C和-4×10-8

C。求每個(gè)電荷受到的靜電力有多大，是引力還是斥力？+q1q2rF1F2

解：正、負(fù)電荷之間的相互作用力為吸引力，大小為

討論：在應(yīng)用庫(kù)侖定律求電荷間的相互作用力時(shí)，電荷量的正負(fù)號(hào)不要代入公式進(jìn)行計(jì)算，只用它們的絕對(duì)值進(jìn)行計(jì)算，方向另外說(shuō)明。1.真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷，它們相距0.05m時(shí)，相互吸引力為0.08N；它們相距0.10m時(shí),相互吸引力又是多少?解：根據(jù)庫(kù)侖定律得

練習(xí)

解：根據(jù)庫(kù)侖定律

得2.在真空中，一個(gè)電荷量為2.0×10–9

C的點(diǎn)電荷