库仑定律教学课件.ppt

1.2库仑定律,第一章：静电场,知识回顾,两种电荷：正、负,1.自然界中有哪几种电荷？,2.起电方法有哪几种？,（1）摩擦起电,（2）接触起电,实质是,实质是,电子转移,电子得失,（3）感应起电,电子转移,实质是,实质：电荷的转移，并没有创造电荷。,接触带电后，电荷分配原则：,靠近带电体的导体，近端出现异种电荷，远端出现等量同种电荷。,感应起电分配原则：,两个完全相同的金属球：若带同种电荷，接触后分开，各带电荷Q=(Q1Q2)/2；若带异种电荷，接触后分开，各带电荷Q=(Q1Q2)/2，即先中和，再平分。,3.电荷守恒定律:,电荷既不能创造,也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一个部分转移到另一个部分。在转移的过程中，电荷的代数和不变。,4.电荷间的相互作用:,同种电荷排斥，异种电荷吸引。,问题：电荷间的作用力与哪些因素有关？,电荷之间的相互作用力,猜想：与带电体的电量有关；与带电体之间的距离有关；与带电体自身的大小及形状有关；与带电体所处的空间物质即介质有关。,定性实验:控制变量法,点电荷：当带电体间的距离比其大小大得多，以至其大小和形状可忽略时，带电体可看成点电荷。,点电荷是一种理想化的模型。,不变,变大,变大,变大,不变,变小,实验,+q,+Q,定性探究：F与两电荷的电荷量q、距离r的关系,演示:用控制变量法来研究,带电量相同，带电小球偏转角不同,则其受力大小不同,结论：电荷之间的作用力F随着q的增大而增大，随着r的增大而减小。,库仑扭秤,1.F与r有关,研究方法：控制变量法,结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间的距离r，从实验结果中库仑得出静电力与距离的平方成反比，即F1/r2,2.F与q有关,结论：保持两球间的距离不变，改变两球的带电量，从实验结果中库仑得出静电力与电量的乘积成正比，即Fq1q2,研究仪器：库仑扭秤,库仑的实验,库仑扭秤,库仑定律,真空中两个点电荷之间相互作用力跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。,公式：,（2）这种作用力可以叫静电力，也可以叫库仑力。,说明（1）适用条件：,a.真空中,b.点电荷,（3）r为质点间距离，往往是实际带电球体的球心距离。,（4）K为静电力常量，k9.0109Nm2/c2,例1.试比较电子和质子间的静电引力和万有引力。已知电子的质量m1=9.110-31kg,质子的质量m2=1.6710-27kg。电子和质子的电荷量都是1.6010-19C。,解：电子和质子的静电引力F1和万有引力F2分别是,上式中的m1、m2和Q1、Q2都是已知的K=9.0109N.m2/C2，G=6.6710-11N.m2/kg2.代入上式，得,可以看出，电子和质子的静电引力F1竟为它们的万有引力F2的2.31039倍。这是一个多么大的倍数！正因为如此，在研究微观带电粒子的相互作用时，经常可以忽略万有引力。,例2.两个相距很远的带电金属小球A和B所带电量分别为410-5C和610-5C，用和它们完全一样的金属小球C先后分别与A、B各接触一下后拿走，A、B之间的静电力变成原来的多少倍？,FF/6,练1有三个完全一样的金属小球A、B、C，A带电量7Q，B带电量Q，C不带电将A、B固定起来，然后让C球反复与A、B球接触，最后移去C球试问A、B间的相互作用力变为原来的多少倍？,（4/7）,练2.绝缘细线上端固定,下端挂一轻质小球a，a的表面镀有铝膜;在a球旁有一绝缘金属球b,开始时a、b都不带电，如图所示，现使b带电，则（）A.b将吸引a，吸住后不放开。B.b先吸引a，接触后又把a排斥开C.a、b之间不发生相互作用D.b立即把a排斥开,B,注意：对于两个带电金属球，（不能看成点电荷时）要考虑金属表面电荷的重新分布。对于两个均匀带电绝缘球体，可视为电荷集中于球心的点电荷，r为两球心之间的距离。,思路：1审题：关键词，是瞬间还是过程问题？2明对象，明状态或是研究的过程；3联想相关定律、规律；4列方程。,QC24q;F=-162kq2/L2,例3.如图,质量均为m的三个带电小球A、B、C放置在光滑的绝缘水平面上，彼此相隔的距离为L（L比球的半径r大得多），B球带电荷量为QB3q.A球带电荷量为QA6q,若在C上加一水平向右的恒力F，要使A、B、C三球始终保持L的间距运动，求：（1）F的大小。（2）C球所带的电量。,分析：三个电荷在库仑力作用下处于平衡态，则三电荷必在同一直线上，且中间电荷的电性一定与两边电荷的电性相反。,练3.在光滑绝缘的水平面上放着三个可看作点电荷的带电小球A、B、C，它们在相互库仑力的作用下都处于静止状态，已知小球A和B带电量分别为q1=4.010-9C和q2=-9.010-9C，两者相距50cm。,如果只要求C球能处于平衡状态，而A、B球可先固定，则对C球的电量、电性、所放的位置有何