《库仑定律》课件(1)

1、库仑定律1、库仑力（静电力） 静止的电荷间的相互作用静止的电荷间的相互作用 库仑力（静电力）库仑力（静电力）库仑力的大小和什么有关？库仑力的大小和什么有关？影响因素影响因素可能为可能为:电荷量，两电荷电荷量，两电荷间的距离，带电体形状间的距离，带电体形状 、大小，、大小，环境，质量等环境，质量等简单着手研究思想简单着手研究思想真空真空点电荷点电荷带电体的形状和大小对相互作用力的大小可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，称为以忽略，那么带电体可以看作一个点，称为点电荷。点电荷。例例:一个半径一个半径r1=10cm的带电圆盘的带电圆盘,如果如果考虑它和考虑它和d

2、1=10m处某个电子的作用力处某个电子的作用力,就完全可以把它看作就完全可以把它看作_. 点电荷点电荷一个无限大的带电平面一个无限大的带电平面 而如果这个电子离带电圆盘只有而如果这个电子离带电圆盘只有d2=1mm,那么这一带电圆盘又相当于那么这一带电圆盘又相当于_.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电

3、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 A B D (1)仅改变仅改变A与与B的距离的距离.(2)仅改变仅改变A与与B所带电荷量所带电荷量控制变量法控制变量法电荷间相互作用力随着电荷量的增电荷间相互作用力随着电荷量的增大而增大大而增大,随着距离的增大而减小随着距离的增大而减小.定性研究实验定性研究实验库仑库仑(Coulomb 17361806): 法国物理学家；法国物理学家；1785年年，库仑定律，库仑定律1.1.库仑做实验的装置库仑做实验的装置库仑扭秤库仑扭秤. .FQ操作方

4、法操作方法:力矩平衡：静电力力力矩平衡：静电力力矩金属细丝扭转力矩矩金属细丝扭转力矩. 思想方法：放大、转化思想方法：放大、转化设计思想：控制变量法设计思想：控制变量法控制控制2.2.库仑研究力与距库仑研究力与距离的定量关系离的定量关系. .结论：结论：21rF 3.3.库仑研究力与电库仑研究力与电荷量的定量关系荷量的定量关系. .结论：结论：21QQF1 1、内容：、内容：真空中真空中两个两个静止点电荷静止点电荷之间的相互作用之间的相互作用力力, ,与它们的电荷量的与它们的电荷量的乘积成正比乘积成正比, ,与它们的距离的与它们的距离的二次方成反比二次方成反比, ,作用力的方向在它们的连线上作

5、用力的方向在它们的连线上. .2 2、大小：、大小： F = kq1q2/r23 3、方向：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引、方向：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引. .4 4、适用条件：真空、静止的点电荷、适用条件：真空、静止的点电荷电荷间相互作用的力电荷间相互作用的力F F叫做叫做静电力静电力或或库仑力库仑力. .K K:静电力常量静电力常量k=9.0k=9.010109 9N Nm m2 2/C/C2 2库仑是一个非常大的电荷量单位。库仑是一个非常大的电荷量单位。点电荷同质点一样也是一个理想化模型点电荷同质点一样也是一个理想化模型只有电荷量而没有大小的点。只有电荷量而没有大小的点。两

6、个放在绝缘上的相同金属球两个放在绝缘上的相同金属球A A、B B，相距，相距d d，球，球的半径比的半径比d d小得多，分别带有电荷小得多，分别带有电荷3q3q和和q q，A A球受球受到的库仑引力大小为到的库仑引力大小为F F。（1 1）B B球受到的库仑引力为球受到的库仑引力为 。（2 2）若保持球）若保持球A A、B B的电荷量不变，电荷间的距的电荷量不变，电荷间的距离增大为原来的离增大为原来的2 2倍，电荷间的作用力为倍，电荷间的作用力为 。（3 3）若保持球）若保持球A A、B B间距离不变，电荷量都增大间距离不变，电荷量都增大为原来的为原来的2 2倍，电荷间的作用力为倍，电荷间的作

7、用力为 。（4 4）现将这两个金属球接触，然后仍放回原处，）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则电荷间的作用力将变为 ( (引力或斥力）引力或斥力）大小为大小为 。FF/44F斥力斥力F/3库仑定律与万有引力定律的比较：库仑定律与万有引力定律的比较：定定律律公式公式公式公式适用适用范围范围共同点共同点不同点不同点影响大小影响大小的因素的因素库库仑仑定定律律221rQQkF 与两个物与两个物体质量有体质量有关，只有关，只有引力。引力。都与都与距离的距离的平方成平方成反比。反比。都有都有一个常一个常数。数。万有万有引力引力定律定律2rMmGF 点电点电荷荷质点质点与两个物

8、与两个物体电量有体电量有关，有引关，有引力，也有力，也有斥力。斥力。Q1、Q2、rM、m、r解：质子与电子之间的库仑力解：质子与电子之间的库仑力 F F电电为为221rqqkF 电电N)103 . 5()106 . 1 (100 . 92112199 N102 . 88 例例1 已知，质子的质量已知，质子的质量m1=1.6710-27kg，电子的质量，电子的质量m2=9.110-31kg 距离是距离是5.310-11m。电子和质子的电荷。电子和质子的电荷量都是量都是1.6010-19C。试比较电子和质子间的静电引力和万。试比较电子和质子间的静电引力和万有引力有引力质子与电子之间的万有引力质子与

9、电子之间的万有引力 F F 引引 为为221rmmGF 引引N)103 . 5(1067. 1101 . 91067. 6211273111 N106 . 347 电子和质子的静电子和质子的静电引力远大于它电引力远大于它们间万有引力们间万有引力。研究带电微粒间研究带电微粒间相互作用时，经相互作用时，经常忽略万有引力常忽略万有引力. .库仑力与万有引力库仑力与万有引力 的比值为的比值为39103 . 2引引电电FF【例题例题2】：真空中有三个点电荷，它们固定在边长：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，每个点电荷都是的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷都是 +2

10、10-6 c,求求 它们所受的库仑力。它们所受的库仑力。解：解：q3共受共受F1和和F2两个力的作用，两个力的作用，q1=q2=q3=q，相互间的距离，相互间的距离 r 都相同都相同,所以所以F1=F2=K22rq=22695 . 0102100 . 9N=0.144 N根据根据平行四边形定则平行四边形定则，合力是，合力是:q1q2q3F2F1FNFF25. 030cos21合力的方向沿合力的方向沿q1与与q2连线的垂直平分线向外连线的垂直平分线向外.30知识小结知识小结真空中两个点电荷之间的相互作用力真空中两个点电荷之间的相互作用力, ,跟它们跟它们的电荷量的乘积成正比的电荷量的乘积成正比,

11、 ,跟它们的距离的二次跟它们的距离的二次方成反比方成反比, ,作用力的方向在它们的连线上作用力的方向在它们的连线上. .3 3、适用条件：、适用条件：4 4、点电荷：、点电荷：k=9.0k=9.010109 9N Nm m2 2/C/C2 2221rqqkF2 2、公式：、公式：1 1、内容：、内容： 真空（空气中近似成立）真空（空气中近似成立） 点电荷点电荷是一种理想模型，带电体的形状、大小及电是一种理想模型，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荷分布状况对它们之间作用力的影响可以忽略不计时，带电体可视为点电荷略不计时，带电体可视为点电荷.1.F1.F与与r r有关有

12、关 2.F与与q有关有关 库仑的实验研究方法：研究方法：控制变量法控制变量法. .结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间结论：保持两球上的电量不变，改变两球之间的距离的距离r，从实验结果中库仑得出静电力与距离，从实验结果中库仑得出静电力与距离的平方成反比，即的平方成反比，即 F1/r2结论：保持两球间的距离不变，改变两球的带结论：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，即乘积成正比，即 F q1q21、关于库仑定律，下列说法正确的是：（、关于库仑定律，下列说法正确的是：（ ）A库仑定律适用于点电荷，点电荷其

13、实就是体积最小的库仑定律适用于点电荷，点电荷其实就是体积最小的带电体；带电体；B根据根据F=kq1q2/r2，当两个带电体间的距离趋近于零时，当两个带电体间的距离趋近于零时，库仑力将趋向无穷大；，库仑力将趋向无穷大；C带电量分别为带电量分别为Q和和3Q的点电荷的点电荷A、B相互作用时，相互作用时，B受到的静电力是受到的静电力是A受到的静电力的受到的静电力的3倍；倍；D库仑定律的适用条件是：真空和点电荷。库仑定律的适用条件是：真空和点电荷。D课堂训练课堂训练 2 2、有三个完全相同、大小可以忽略的金属小球、有三个完全相同、大小可以忽略的金属小球A A、B B、C C，A A带电量带电量7Q7Q，

14、B B带电带电-Q-Q，C C不带电，将不带电，将A A、B B固固定起来，然后让定起来，然后让C C球反复与球反复与A A、B B接触，最后移去接触，最后移去C C球，球，试问试问A A、B B间的库仑力变为原来的多少？间的库仑力变为原来的多少？ 解：由于解：由于C C在在A A、B B间反复接触，故最终三个球的带间反复接触，故最终三个球的带电量必相同。电量必相同。QQQqqBA237/故故222277rQkrQQkrqqkFBA2222/422rQkrQQkrqqkFBA74/FF课堂训练课堂训练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=4

15、r), L(L=4r), 对于它们之间的静电作用力（设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）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课堂训练课堂训练解题解题提醒提醒 +Q+QL=4r+Q-QL=4r22rQKF 2/2rQKF 当堂训练1、三个相同的金属小球、三个相同的金属小球a、b和和c，原来，原来c不带电，而不带电，而a和和b带等量异种电荷，相隔一带等量异种电荷，相隔一定距离放置，定距离放置，a、b之间的静电力为之间的静电力为F 。现。现将将c球分别与球分别与a、b接触后拿开，则接触后拿开，则a、b之之间的库仑力将变为（间的库仑力将变为（ ）。）。 AF/2 BF