第二节库伦定律

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1、第第2 2节节 库仑定律库仑定律1.1.掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定掌握库仑定律，要求知道点电荷的概念，理解库仑定 律的含义及其表达式，知道静电力常量。律的含义及其表达式，知道静电力常量。2 2. .会用库仑定律的公式进行有关的计算。会用库仑定律的公式进行有关的计算。3 3. .知道库仑扭秤的实验原理。知道库仑扭秤的实验原理。同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引同种电荷相互排斥，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？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

2、有关猜想：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实验表明：实验表明： 电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离的增大而减小。距离的增大而减小。猜想：猜想：12q qF2221qqF r r一定时，一定时，r1F2r1F q q一定时，一定时， 早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相互作用的定性规律。定性规律。 卡文迪许和普里斯特等人都确信卡文迪许和普里斯特等人都确信“平方反比平方反比”规律规律适用于电荷间的力。适用

3、于电荷间的力。 定量讨论电荷间的相互作用则是两千年后的法国物理定量讨论电荷间的相互作用则是两千年后的法国物理学家库仑。库仑做了大量实验学家库仑。库仑做了大量实验, ,于于17851785年得出了库仑定律。年得出了库仑定律。一、库仑定律一、库仑定律1.1.内容：内容： 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，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。用力的方向在它们的连线上。2.2.适用范围：适用范围：电荷间的这种作用力叫做电荷间的这种作用力叫做静电力静电力或或

4、库仑力。库仑力。（1 1）真空中）真空中 （2 2）静止的）静止的 （3 3）点电荷）点电荷点电荷点电荷 当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫影响可以忽略时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做做点电荷点电荷。解释：解释：点电荷类似于力学中的质点，也是一种点电荷类似于力学中的质点，也是一种理想化的理想化的模型模型。二、库仑的实验二、库仑的实验 法国物理学家法国物理学家库仑库仑利用扭秤研究出了

5、电荷利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟间相互作用力的大小跟电量和距离的关系电量和距离的关系。库仑定律的表达式库仑定律的表达式221rqqkF 式中的式中的k k是比例系数，叫做静电常量。是比例系数，叫做静电常量。9229.0 10 Nm / Ck计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。方向：方向：在两点电荷的连线上，在两点电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。同种电荷相斥，异种电荷相吸。例例1 1 已知氢核（质子）的质量是已知氢核（质子）的质量是 ，电子，电子的质量是的质量是 ，在氢原子内它们之间的最短，在氢原子内它们之间的最短距离为距离为 。试比较氢

6、原子中氢核与电子之间。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力。的库仑力和万有引力。271.67 10kg319.1 10kg115.3 10m解析：解析： 氢核和电子都可以看成点电荷，所以氢核和电子都可以看成点电荷，所以库仑力可以用库仑力可以用 计算求得。计算求得。221rqqkF 氢核和电子也可以看做质点，所以氢核和电子也可以看做质点，所以万有引力可以用万有引力可以用 计算求得。计算求得。 221rmmGF 解：解：氢核与电子所带的电荷量都是氢核与电子所带的电荷量都是191.6 10C221rqqkF库88.2 10 N221rmmGF 引473.6 10N39103 . 2引库FF

7、 微观粒子间的万有引力远小于库仑力，所以在研究微观粒子间的万有引力远小于库仑力，所以在研究微观带电粒子的相互作用时，万有引力忽略不计。微观带电粒子的相互作用时，万有引力忽略不计。如果存在两个以上的点电荷怎样求静电力？如果存在两个以上的点电荷怎样求静电力？实验证明：实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电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变化。荷的存在而有所变化。两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。于各点电荷单独对这个点电荷的作用力的矢量和。例例2 2 真空中有三个点电荷，它

8、们固定在边长为真空中有三个点电荷，它们固定在边长为50cm50cm的的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷电量都是等边三角形的三个顶点上，每个点电荷电量都是求它们各自所受的库仑力。求它们各自所受的库仑力。62 10 C ，解析：解析： 由于每个点电荷的受力是相同的，所以只要求出由于每个点电荷的受力是相同的，所以只要求出一个点电荷受到的力即可。一个点电荷受到的力即可。对对q q3 3受力分析受力分析F F3 3就是就是q q3 3受到的库仑力的合力受到的库仑力的合力q q1 1q q2 2q q3 3+F F1 1F F2 2F F3 3通过受力分析可知，通过受力分析可知，q q3 3共共受受F

9、F1 1和和F F2 2两个力的作用，两个力的作用， ，相互，相互距离距离r r都相同，所以都相同，所以123qqqq2122qFFkr0.144N根据平行四边形定则，合力根据平行四边形定则，合力31F2F cos300.25N合力的方向沿合力的方向沿q q1 1与与q q2 2连线的垂直平分线向下。同理连线的垂直平分线向下。同理可得可得q q1 1、q q2 2所受的库仑力。所受的库仑力。1 1库仑定律的适用范围是（库仑定律的适用范围是（ ）A A真空中两个带电球体间的相互作用真空中两个带电球体间的相互作用B B真空中任意带电体间的相互作用真空中任意带电体间的相互作用C C真空中两个点电荷间

10、的相互作用真空中两个点电荷间的相互作用D D真空中两个大小远小于它们之间的距离的带电体真空中两个大小远小于它们之间的距离的带电体CDCD2.2.关于点电荷的下列说法中正确的是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真正的点电荷是不存在的B.B.点电荷是一种理想化模型点电荷是一种理想化模型C.C.足够小的电荷就是点电荷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是否可以忽略不计ABDABD3 3两个

11、半径均为两个半径均为1cm1cm的导体球，分别带的导体球，分别带Q Q和和3Q3Q的电的电量，两球心相距量，两球心相距90cm90cm，相互作用力大小为，相互作用力大小为F F，现将它们碰，现将它们碰一下后，放在两球心相距一下后，放在两球心相距3cm3cm处，则它们的相互作用力处，则它们的相互作用力大小变为大小变为 ( )( )A A3000F B3000F B1200F1200FC C900F D900F D无法确定无法确定D D4. 4. 三个相同的金属小球三个相同的金属小球a.ba.b和和c c，c c原来不带电，而原来不带电，而a a、b b带等量异种电荷，相隔一定距离放置，带等量异种

12、电荷，相隔一定距离放置，a a、b b之间的静之间的静力为力为F F 。现将。现将c c球分别与球分别与a a、b b接触后拿开，则接触后拿开，则a a、b b之间之间静电力将变为（静电力将变为（ ）A AF/2 BF/2 BF/4 F/4 C CF/8 DF/8 D3F/83F/8C C5 5真空中有两个固定的带正电的点电荷，其电量真空中有两个固定的带正电的点电荷，其电量Q Q1 1Q Q2 2，点，点电荷电荷q q置于置于Q Q1 1、Q Q2 2连线上某点时，正好处于平衡，则连线上某点时，正好处于平衡，则( )( )A Aq q一定是正电荷一定是正电荷B Bq q一定是负电荷一定是负电荷

13、C Cq q离离Q Q2 2比离比离Q Q1 1远远D Dq q离离Q Q2 2比离比离Q Q1 1近近D D6.6.两个放在绝缘架上的相同金属球，相距两个放在绝缘架上的相同金属球，相距d d，球的半径，球的半径比比d d小得多，分别带小得多，分别带q q和和3q3q的电荷，相互斥力为的电荷，相互斥力为3F3F，现，现将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它将这两个金属球接触，然后分开，仍放回原处，则它们的相互斥力将变为（们的相互斥力将变为（ ）A A0 B0 BF CF C3F D3F D4F4FD D7 7如图所示，用两根绝缘丝线挂着两个质量相同不带电如图所示，用两根绝缘丝线挂着两个

14、质量相同不带电的小球的小球A A和和B B，此时，上、下丝线受力分别为，此时，上、下丝线受力分别为T TA A、T TB B；如果；如果使使A A带正电，带正电， B B带负电，上带负电，上. .下细线受力分别为下细线受力分别为T TA A、T TB B，则（，则（ ） A.A.T TA A T TB BC. TC. TA A= =T TA A D. T D. TB B T TB BBCBC库仑定律库仑定律1.1.内容：内容： 真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，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。用力的方向在它们的连线上。2.2.表达式：表达式：221rqqkF