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第二节 库仑定律 怀仁一中高二物理组 王亚琪 学习目标 1．掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定律的含义及其公式表达，知道静电力常量． 2．知道库仑扭秤的实验原理 3．会用库仑定律结合力学规律进行有关的计算． 定性探究影响电荷间的相互作用离得因素 库仑定律 内容表述：内容表述：真空中两个静止点电荷之间相互 作用力，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．作用力的方向在它们的连线上 几点说明 （1）库仑扭秤的结构是怎样的？库仑是怎样研究电荷间作用力大小的？ （2）库仑定律的公式与我们前面学的那一个定律的公式相似？ * * 同一电荷，位置不同，观察现象有什么不同 同一位置，不同电荷，现象又是什么？ 结论：与电荷间相互作用力有关的因素（控制变量） a.两电荷间距离：距离越近，电荷间相互作用力越大。 b.两电荷电荷量：电荷量越大，电荷间相互作用力越大。 静电力（库仑力）：电荷间的相互作用力 公式： 其中k为静电力常量且k = 9.0×109N·m2/C2 适用条件：真空中 点电荷 1、点电荷是相对而言的，只要带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样 的带电体就可以看作带电的点（即点电荷） 2、叙述库仑定律的内容不仅要说明静电力的大小，而且要说明静电力的方向。严格地说，库仑定律只适用于真空中的两个静止的点电荷，但实际上对空气中两个静止的点电荷，也可以用库仑定律计算它们之间的静电力 3、库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向，库仑力毕竟也是一种力，同样遵从力的一切性质，如力的合成和分解法则，遵从牛顿定律等力学基本规律．动能定理，共点力的平衡等力学知识和方法，在本章中一样使用．这就是：电学问题，力学方法． 4、当多个点电荷同时存在时，任意两个点电荷间的作用仍遵守库仑定律，任一点电荷受到的总静电力等于其它点电荷单独存在时作用在该点电荷上的静电力的矢量和。 5、任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成的，如果知道带电体上的电荷分布，根据库仑定律和平行四边形定则就可以求出带电体间的静电力的大小和方向。 6、两个均匀带电球体相距较远时也可以视为点电荷，r应为两球体球心间的距离（即将带电球体看成电荷量集中于球心的点电荷）。但当两带电球体相距较近时，电荷间的相互作用力使金属球上的电荷分布变得不均匀，当两个金属球带同种电荷时，两球的电荷在较远处分布的多一些，r大于两球心之间的距离，作用力变小；当两金属球带异种电荷时，电荷在较近处分布的多一些，r小于两球心之间的距离，作用力变大。 例1、已知氢核（质子）的质量是1.67×10-27kg，电子的质量为9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11m，试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力。 解：电子和质子间的静电引力和万有引力分别是 在微观带电粒子（电子、质子、原子核和失去外层电子的离子等）的相互作用中静电力远远大于万有引力 例2：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是+2×10-6C，求它们各自所受的库仑力？ 解：如图所示，每个点电荷都受到其他两个点电荷的斥力，只求出其中一个点电荷受的库仑力即可。以q3为研究对象，共受到F1和F2的作用，q1=q2=q3=q，相互间的距离r 都相同。 根据平行四边形定则，合力 N，方向沿q1与q2连线的垂直平分线向外 N 例3、如图，在真空中，两条长为60cm的丝线一端固定于O点，另一端分别系一质量均为0.1g的小球A和B。当两小球带相同的电量时，A球被光滑的绝缘挡板挡住，且使OB线保持与竖直方向成60°角而静止。求： （1）B小球所受到的库仑力 （2）小球所带电荷量 （3）OB线受到的拉力 A B O 60° 答案：1×10-3C 2×10-7C 1×10-3N *