1.2 库仑定律 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版选修3-1

库仑定律 静电力 静电场 1.起电方法 1.摩擦起电 2.接触起电 3.感应起电 复习回顾 2.元电荷 静电力 静电场 同种电荷之间存在斥力 异种电荷之间存在引力 甲 乙 丙 电荷之间作用力的大小决定于哪些因素呢？ 静电力 静电场 实验表明，电荷之间的作用力随着电荷量增大而增大 随着距离的增大而减小 静电力 静电场 一、库仑定律 1、 内容：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，与它们距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。 2、表达式： 6、适用条件： 真空中静止点电荷 4、静电力常量：k=9.0×109N·m2/C2 5、库仑力的方向：在二者的连线上. 3、 静止电荷间的相互作用力叫做静电力或库仑力。 静电力 静电场 7、点电荷： 注意： （3）点电荷是一种的理想化模型，实际并不存在 本身的线度比相互之间的距离小得多的带电体 （1）带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略不计。 （2）带电体能否看作点电荷与本身大小和所带电荷量无关。 静电力 静电场 二、库仑扭秤实验 库仑通过库仑扭秤实验测定了静电力常量。 静电力 静电场 例题1：已知氢核（质子）质量1.67×10-27kg．电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11 m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。 解：氢核与电子所带的电荷量都是 1.6×10-19c. =（9.0×109）× =8.2×10-8 N 可见，微观粒子间的万有引力远小于库仑力，因此在研究微观粒子的相互作用时，可以把万有引力忽略。另外,二者的性质也不同。 静电力 静电场 例题2：真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A、B(均可看作点电荷），分别固定在两处，两球间静电力为F。现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触，再与B接触，然后移开，此时A、B球间的静电力变为多大？若再使A、B间距离增大为原来的2倍，则它们间静电力又为多大？ 解析：： C C A B B +Q A -Q r B A r 2r 所以： 静电力 静电场 三、多个点电荷的问题： Q2 Q1 Q3 实验证明：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改变。因此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电荷的作用力的矢量和。 静电力 静电场 求合力 A B C +Q -Q +Q r r r 求C的受力？ FAC FAC F合 +q2 若QA<QB时,合力为? -q1 5m 3m 4m -q3 F13 F23 37o 求q3的受力？ 正交分解 F -q1 0.1m 0.3m +q2 +q3 课本P14: 4.求q2的受力？ F Fx Fy θ 例题4：真空中有三个点电荷，它们固定在边长50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2×10-6 c,求：Q3所受的库仑力。 解：Q3共受F1和F2两个力的作用，Q1=Q2=Q3=Q，相互间的距离 r 都相同, 所以 F1=F2=K = N =0.144 N 根据平行四边形定则，合力是: Q1 Q2 Q3 F2 F1 F 合力的方向沿Q1与Q2连线的垂直平分线向外. 30° 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 静电力 静电场 例题3：A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q的正电荷，B带有4Q的正电荷。如果A和B固定，应如何放置第三个点电荷qC，才能使此电荷处于平衡状态？（指出电性和位置） + + A B 9Q 4Q 解析：由点电荷qc受力平衡分析可知qc应放在AB连线之间，qc是正电荷或负电荷都可以。 A、B对C的静电力分别为： 由平衡条件： 解得： qc C 思考：如果B是带负电，那么qc的电性和位置又是如何？ 例题4:有AB两个带正电的小球,电荷量分别为Q和9Q,在真空中相距L,如果引入第三个小球C,恰好使得3个小球只在相互的静电力作用下都处于平衡状态,第三个小球应带何种电荷,应放在何处,电荷量又是多少? + + A B Q 9Q qc C 解析：每个带电小球都受到另外两个小球的库仑力作用，且都要处于平衡状态，由受力分析可知小球C应放在AB连线之间，且应带负电荷。 由C受力平衡FAC=FBC有： 解得： 由A受力平衡FBA=FCA有： 解得： 所以第三个小球C应放在AB连线之间距A为 处，电荷量为 + - A B +4Q -Q qc C 例题5：相距为L的点电荷A、B的带电量分为+4Q和-Q，要引进第三个点电荷C，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求C电荷的电量和放置的位置？ 解：设点电荷C置于B的右侧且距离B