12库仑定律

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1、 1.2 库伦定律第一章静电场咸宁高中咸宁高中 朱必胜朱必胜 温故而知新温故而知新3.3.电荷守恒定律电荷守恒定律2.2.起电方法起电方法在一个与外界没有电荷交换的系统内，电荷在一个与外界没有电荷交换的系统内，电荷的代数和总是保持不变。的代数和总是保持不变。4.4.元电荷元电荷密立根密立根Ce191060. 11.1.富兰克林富兰克林正负电正负电荷荷同种电荷之间存在斥力同种电荷之间存在斥力异种电荷之间存在引力异种电荷之间存在引力甲甲乙乙丙丙电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？前人研究认识前人研究认识小球受力示意图小球受力示意图TGtanGF 偏角越大，偏

2、角越大，力越大力越大F如何判断受力的大小？如何判断受力的大小？前人研究认识前人研究认识 结论：结论：电荷电荷之间的作用力之间的作用力F F随着随着r r的减小而的减小而增大，随着增大，随着q q的的增大而增大。增大而增大。前人研究认识前人研究认识库伦的实验库伦的实验研究方法研究方法：控制变量法控制变量法实验装置实验装置：库伦扭秤库伦扭秤改变改变A与与C之间的距离之间的距离r，记录每次悬，记录每次悬丝扭转的角度，便可以得到力与距丝扭转的角度，便可以得到力与距离的关系，结果是力与距离的离的关系，结果是力与距离的二次方成反比，即二次方成反比，即21rF 库伦的实验库伦的实验 由于当时实验设备限制，无

3、法用实验测得物体所带由于当时实验设备限制，无法用实验测得物体所带电量，库伦的实验中没有准确的电荷量，而是一系列电电量，库伦的实验中没有准确的电荷量，而是一系列电荷量的均分。荷量的均分。 如果把一个带电金属小球与另一个不带电的完全如果把一个带电金属小球与另一个不带电的完全相同的金属小球接触，电荷量会均分给两个小球。相同的金属小球接触，电荷量会均分给两个小球。 利用这种方法：利用这种方法：库伦把带点小球的电荷量库伦把带点小球的电荷量q分为分为,.8,4,2qqq 这样库伦又发现了电荷间的作用力与电荷量的这样库伦又发现了电荷间的作用力与电荷量的关系关系: :力力F与与q1和和q2的乘积成正比，即：的

4、乘积成正比，即：FFq1 q2库伦的实验库伦的实验研究方法研究方法：控制变量法控制变量法实验装置实验装置：库伦扭秤库伦扭秤力力F与与q1和和q2的乘积成正比，的乘积成正比，即：即：FFq1 q221rF 221rqqF 综合得出，综合得出， 真空中真空中两个两个静止静止点电荷点电荷之间的相互作用之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，与它们力，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，作用力的方向在它的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上们的连线上122q qFkr 1.k1.k叫静电力常量：叫静电力常量：k=9.0k=9.010109 9 NmNm2 2/C/C

5、2 2库伦定律库伦定律 关于静电力常量关于静电力常量K K，一般认为是密立根测出元电荷之，一般认为是密立根测出元电荷之后，重做库伦扭秤实验而测量出来的后，重做库伦扭秤实验而测量出来的2. 2.真空真空-两电荷间没有电介质。两电荷间没有电介质。 静止静止库伦定律库伦定律2. 2.点电荷点电荷-质点质点 点电荷点电荷 当带电体间的距离比他们自身的大小大当带电体间的距离比他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影响可以忽略时，这样带电体它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样带电体就可以看做带电的点，即点电荷就可以看做带

6、电的点，即点电荷 点电荷是一种理想化物理模型，实际点电荷是一种理想化物理模型，实际不存在不存在 能否看成点电荷，要相对问题具体而能否看成点电荷，要相对问题具体而言，而并非单凭带电体的大小和形状言，而并非单凭带电体的大小和形状3. 3.电荷间相互作用力叫做电荷间相互作用力叫做库仑力库仑力或或静电力静电力库伦定律库伦定律221rqqkF 221rmmGF 万有引力万有引力 适用于真空中静止点电荷间力适用于真空中静止点电荷间力的计算的计算 方向在两电荷的连线上，有斥方向在两电荷的连线上，有斥力也有引力力也有引力 试比较，氢原子中氢核与电子间的库试比较，氢原子中氢核与电子间的库伦力与万有引力（伦力与万

7、有引力（rm=5.310-11m） 在研究微观带电粒子的相互作在研究微观带电粒子的相互作用时，常可以忽略万有引力作用用时，常可以忽略万有引力作用 r为两点电荷的距离为两点电荷的距离例例1 1：有半径为：有半径为r r的两个金属球的两个金属球, ,彼此距离为彼此距离为L L，L L远远远大于远大于球的半径球的半径r. r.它们所带电荷量分别为它们所带电荷量分别为 、 . .如图所示，则它们之间的静电力为（如图所示，则它们之间的静电力为（ ）122kQQr122kQQLD.C.122kQQLr122(2 )kQQLrA.B.LB B1Q2Q库伦定律的应用库伦定律的应用库伦定律的应用库伦定律的应用E

8、g1.库伦定律的应用库伦定律的应用eg2eg2：如图一个半径为：如图一个半径为R R的均匀带电球壳带电荷量的均匀带电球壳带电荷量Q Q，现在其表面绝缘挖走一个半径为，现在其表面绝缘挖走一个半径为r r的小孔，已的小孔，已知知r r远小于远小于R R，则在球壳球心处的带电量为，则在球壳球心处的带电量为q q的点电的点电荷受到的静电力多大？荷受到的静电力多大？例例2 2：有两个完全相同的金属小球：有两个完全相同的金属小球P P和和Q(Q(它们的大它们的大小可忽略不计小可忽略不计) )，分别带电荷量，分别带电荷量2q2q和和-5q.-5q.当它们在当它们在真空中相距一定距离时，彼此间作用力大小为真空

9、中相距一定距离时，彼此间作用力大小为F, F,若用另一个完全相同的不带电小球若用另一个完全相同的不带电小球MM先后与先后与P P、Q Q接触之后，保持接触之后，保持P P、Q Q的距离不变，则此时的距离不变，则此时P P、Q Q两球的作用力大小为（两球的作用力大小为（ ）A.0.2FA.0.2FB. 0.225FB. 0.225F C.0.8FC.0.8FD. FD. FA A库伦定律的应用库伦定律的应用例例3 3：如图，三个完全相同的金属小球：如图，三个完全相同的金属小球a a、b b、c c位位于边长为于边长为5050的等边三角形的三个顶点上的等边三角形的三个顶点上, ,带电带电量为量为2

10、 21010-10-10C C，求，求c c球所受到的静电力。球所受到的静电力。abc1F2F3F库伦定律的应用库伦定律的应用例例4.4.如图如图A A、B B两个点电荷，相距为两个点电荷，相距为r r，A A带有带有9Q9Q的正电荷，的正电荷，B B带有带有4Q4Q的正电荷的正电荷（1 1）如果）如果A A和和B B固定，应如何放置第三个点电荷固定，应如何放置第三个点电荷C C，才能，才能使此电荷处于平衡状态？此时对使此电荷处于平衡状态？此时对C C的电性及电量的电性及电量q q有无有无要求？要求？（2 2）如果）如果A A和和B B是自由的，又应如何放置第三个点电荷，是自由的，又应如何放置

11、第三个点电荷，使系统处于平衡状态？此时对第三个点电荷使系统处于平衡状态？此时对第三个点电荷C C的电量的电量q q的大小及电性有无要求？的大小及电性有无要求？AB9Q4Q-（）如果（）如果A A和和B B是自由的，而电荷变为负，又应如是自由的，而电荷变为负，又应如何放置第三个点电荷，使系统处于平衡状态？此时对第三何放置第三个点电荷，使系统处于平衡状态？此时对第三个点电荷个点电荷C C的电量的电量q q的大小及电性有无要求？的大小及电性有无要求？库伦定律的应用库伦定律的应用 三个自由电荷，在静电力作用下处于平衡状态，三个自由电荷，在静电力作用下处于平衡状态，则这三个电荷一定在一条直线上，且遵循如下规律：则这三个电荷一定在一条直线上，且遵循如下规律：两边电荷电性相同，中间电荷电性与两边相反，且两边电荷电性相同，中间电荷电性与两边相反，且电荷量较小的一边；电荷量较小的一边；中间电荷电荷量最小。中间电荷电荷量最小。即：即：“三点共线，两同夹一异，两大夹一小，近小远三点共线，两同夹一异，两大夹一小，近小远大大”1 1、定量了解两种电荷之间的作用规律；、定量了解两种电荷之间的作用规律；2 2、掌握库仑定律的内容及其应用；、掌握库仑定律的内容及其应用；总总 结结122q qFkr