静电力库仑定律(第课时

1、 库伦定律1、自然界有几种电荷，如何使物体带电？知识回顾：2、如何检测物体是否带电？3、电荷的多少用什么表示？设问二：那么带电体相互吸引和排斥的力有多大？猜想一下带电体间的作用力与哪些因素有关呢？同种电荷相斥、异种电荷相吸 影响因素可能为:电荷量，两电荷间的距离，带电体形状 、大小，环境，质量等简单着手研究思想真空点电荷带电体的形状和大小对相互作用力的大小可以忽略，那么带电体可以看作一个点，称为点电荷。理想化模型电荷间作用力的大小与距离、电量的关系保持电量Q不变, F与距离r有什么关系?探究:作用力F随距离r的增大而减小，随距离r的减小而增大。保持距离r不变, F与电量Q有什么关系?作用力F随

2、电量Q的减小而减小，随电量Q的增大而增大。库 仑 扭 秤 实 验早在我国东汉时期人早在我国东汉时期人们就掌握了电荷间相们就掌握了电荷间相互作用的定性规律互作用的定性规律,定定量讨论电荷间相互作量讨论电荷间相互作用则是两千年后的用则是两千年后的法法国物理学家库仑国物理学家库仑.库仑库仑做了大量实验做了大量实验,于于1785年得出了库仑定律年得出了库仑定律.库仑(Coulomb 17361806): 法国物理学家；1785年，库仑定律1.库仑做实验的装置库仑扭秤.操作方法:力矩平衡：静电力力矩金属细丝扭转力矩. 思想方法：放大、转化设计思想：控制变量法控制1、内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作

3、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.2、大小：电荷间相互作用的力F叫做静电力或库仑力.K:静电力常量k=9.0109Nm2/C2221rqqkF 对库仑定律的理解1、真空 (空气中可近似成立) 静止的 两点电荷的连线上（同性相斥,异性相吸）同种电荷异种电荷电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.根据 可知，当r 0 时，F ？122q qFkr 思思考考库仑定律与万有引力定律的比较：定律公式公式适用范围共同点不同点影响大小的因素库仑定律221rQQkF 2rMmGF 与两个物体质量有关，只有引力。都与距离的平方成反比。都有一个常数。万有引力定律

4、点电荷质点与两个物体电量有关，有引力，也有斥力。Q1、Q2、rM、m、r两个放在绝缘上的相同金属球A、B，相距d，球的半径比d小得多，分别带有电荷3q和q，A球受到的库仑引力大小为F。（1）B球受到的库仑引力为。（2）若保持球A、B的电荷量不变，电荷间的距离增大为原来的2倍，电荷间的作用力为_.（3）若保持球A、B间距离不变，电荷量都增大为原来的2倍，电荷间的作用力为_。（4）现将这两个金属球接触，然后仍放回原处，则电荷间的作用力将变为_引力或斥力）大小为_。FF/44F斥力F/3解：质子与电子之间的库仑力 F电为221rqqkF 电电N)103 . 5()106 . 1 (100 . 921

5、12199 N102 . 88 例2 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=9.1010-31kg，质子的质量m2=1.6710-27kg电子和质子的电荷量都是1.6010-19C距离是5.310-11m质子与电子之间的万有引力 F 引 为221rmmGF 引引N)103 . 5(1067. 1101 . 91067. 6211273111 N106 . 347 电子和质子的静电引力远大于它们间万有引力。研究带电微粒间相互作用时，经常忽略万有引力.库仑力与万有引力 的比值为39103 . 2引引电电FFePr例题例题3：三个点电荷呈三角形分布，：三个点电荷呈三角形分布，q1

6、=-6.0010-9C，q2=5.0010-9C，q3=-2.0010-9C，它们之间的距离，它们之间的距离和位置如图所示。求和位置如图所示。求q3所受静电力所受静电力的大小和方向。的大小和方向。+q2q15m3m4mq3F13F2337o正交分解正交分解FxFyF解：解：9999121322136.00 102.00 109.0 104.32 105.00q qFkNNrF13正交分解正交分解x:yxy:0913cos373.45 10FN0913sin372.60 10FN9999232322235.00 102.00 109.0 105.63 104.00q qFkNNr9993.45

7、105.63 102.18 10 xFNNN 92.60 10yFN方向为方向为x轴负方向轴负方向2293.39 10 xyFFFN992.60 10tan1.192.18 10yxFF 0130q3受到的静电力的方向与受到的静电力的方向与x轴的正方向成轴的正方向成 课堂训练课堂训练 1 1、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 .点电荷是一种理想模型点电荷是一种理想模型 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，不是看它的一个带电体能否看成点

8、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尺寸大小，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的问题的影响是否可以忽略不计A B D 课堂训练课堂训练 2 2、两个半径为、两个半径为0.3m0.3m的金属球，球心相距的金属球，球心相距10m10m放置，当他们都带放置，当他们都带1.51.510105 5 C C的正电时，相互的正电时，相互作用力大小为作用力大小为F F1 1 ，当它们分别带，当它们分别带+1.5+1.510105 5 C C和和1.51.510105 5 C C的电量时，相互作用力大小为的电量时，相互作用力大小为F F2 2 , , 则（则（ ） A

9、AF F1 1 = F = F2 2 B BF F1 1 F F2 2 C CF F1 1 F F2 2 D D无法判断无法判断 A 小结：在应用库仑定律求电荷间的相互作用力时，电荷量的正负号不要代入公式进行计算，只用它们的绝对值进行计算，方向另外说明。3 3、有两个半径为、有两个半径为r r的带电金属球中心相距为的带电金属球中心相距为L(L=4r), L(L=4r), 对于它对于它们之间的静电作用力（设每次各球带电量绝对值相同）们之间的静电作用力（设每次各球带电量绝对值相同）( ( ) ) A. A. 带同种电荷时大于带异种电荷时带同种电荷时大于带异种电荷时 B. B. 带异种电荷时大于带同

10、种电荷时带异种电荷时大于带同种电荷时 C. C. 带等量负电荷时大于带等量正电荷时带等量负电荷时大于带等量正电荷时 D. D. 大小与带电性质无关，只取决于电量大小与带电性质无关，只取决于电量QQL=4rB课堂训练课堂训练4 4、 三个相同的金属小球三个相同的金属小球a a、b b和和c c，原来，原来c c不不带电，而带电，而a a和和b b带等量异种电荷，相隔一定带等量异种电荷，相隔一定距离放置，距离放置，a a、b b之间的静电力为之间的静电力为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之间的之间的静电力将变为（静电力将变为（ ）。

11、）。 A AF/2 BF/2 BF/4 F/4 C CF/8 DF/8 D3F/83F/8C例题例题3：A、B两个点电荷，相距为两个点电荷，相距为r，A带有带有9Q的正电荷，的正电荷，B带有带有4Q的正电荷。如果的正电荷。如果A和和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qC，才能使此电荷处于平衡状态？（指出电性和位置）才能使此电荷处于平衡状态？（指出电性和位置）AB9Q4Q解析：由点电荷解析：由点电荷qc受力平衡分析可知受力平衡分析可知qc应放在应放在AB连线之间，连线之间，qc是正电荷或负电荷都可以。是正电荷或负电荷都可以。29ACACQqFkr24()BCACQqFkr

12、rACBCFFA、B对对C的静电力分别为：的静电力分别为：由平衡条件：由平衡条件：解得：解得：35ACrrqcC思考：如果思考：如果B是带负电，那么是带负电，那么qc的电性和位置又是如何？的电性和位置又是如何？例题例题4:有有AB两个带正电的小球两个带正电的小球,电荷量分别为电荷量分别为Q和和9Q,在真空中相在真空中相距距L,如果引入第三个小球如果引入第三个小球C,恰好使得恰好使得3个小球只在相互的静电力个小球只在相互的静电力作用下都处于平衡状态作用下都处于平衡状态,第三个小球应带何种电荷第三个小球应带何种电荷,应放在何处应放在何处,电电荷量又是多少荷量又是多少?ABQ9QqcC解析：每个带电

13、小球都受到另外两个小球的库仑力作用，且都要解析：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处于平衡状态，由受力分析可知小球C应放在应放在AB连线之间，且应连线之间，且应带负电荷。带负电荷。由由C受力平衡受力平衡FAC=FBC有：有：229()CCACACQqQqkkrLr14ACrL解得：解得：2229CACQqQkkLr由由A受力平衡受力平衡FBA=FCA有：有：916CqQ解得：解得：所以第三个小球所以第三个小球C应放在应放在AB连线之间距连线之间距A为为 处，处，电荷量为电荷量为14ACrL916CqQ AB+4Q-QqcC例题例题5：相距为：相距

14、为L的点电荷的点电荷A、B的带电量分为的带电量分为+4Q和和-Q，要引进，要引进第三个点电荷第三个点电荷C，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求态，试求C电荷的电量和放置的位置？电荷的电量和放置的位置？解析：如图所示，首先分析点电荷解析：如图所示，首先分析点电荷C可能放置的位置，三个点可能放置的位置，三个点电荷都处于平衡，彼此之间作用力必须在一条直线上，电荷都处于平衡，彼此之间作用力必须在一条直线上，C只能只能在在AB决定的直线上，不能在直线之外。而可能的区域有决定的直线上，不能在直线之外。而可能的区域有3个，个，一是一是AB间，间，A与与

15、B带异性电荷互相吸引，带异性电荷互相吸引，C电荷必须与电荷必须与A、B均均产生推斥力，这不可能。二是在产生推斥力，这不可能。二是在BA连线的延长线上，放连线的延长线上，放A的左的左侧，此时侧，此时C离离A近，近，A带电荷又多，不能同时使带电荷又多，不能同时使A、B处于平衡。处于平衡。三是三是AB连线的延长线上，放连线的延长线上，放B的右侧且带正电能满足的右侧且带正电能满足A、B同同时处于平衡，时处于平衡，C同时也平衡。同时也平衡。解：设点电荷解：设点电荷C置于置于B的右侧且距离的右侧且距离B为为x，带电荷为，带电荷为q，则，则224()QqQqkkLxx由由C受力平衡受力平衡FAC=FBC有：有：由由B受力平衡受力平衡FCB=FAB有：