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第二节 库仑定律
高一物理组
我们知道同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引.那么电荷间的相互作用力的大小与什么哪些因素有关呢
控制变量法
探究影响电荷间相互作用力的因素
实验表明：电荷之间的作用力
（1）随电荷量的增大而增大
（2）随距离的增大而减少
定量实验——1.研究的历程
二、实验探究
普利斯特利
富兰克林
库仑
卡文迪什
卡文迪什扭秤实验
普利斯特利通过类比，认为电力与万有引力具有一样的特性。卡文迪什也得出同样的结论。
库仑通过直接测量，寻找电力规律。
遇到困难
电荷量无法直接测量
距离不便测量
微小力不易测量
定量实验——2.库仑的实验
库仑做实验的装置—库仑扭秤
平分电荷量
放大微小力
等倍改变距离
C
突破方法
细银丝
平面镜
平衡小球B
带电小球C
带电小球A
突破方法
力的测量由间接改进为直接、更精密仪器测量
平分电荷量
游标卡尺测距
（1）电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系
实验探究：
在误差允许的范围内，电荷间相互作用力与两带电体间距离的平方成反比。
实验探究：
（2）距离r不变，探究作用力F与电荷量q的关系
在误差允许的范围内，电荷间相互作用力与两带电体电荷量乘积成正比。
实验结论：
（1）电荷之间的作用力F与距离r的二次方成反比；
（2）电荷之间的作用力F与q1和q2的乘积成正比；
内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们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.
一、库仑定律
１、电荷间相互作用力F叫做静电力或库仑力.
2、大小：
k=9.0×109N·m2/C2
其中K:静电力常量
3、方向：
4、适用条件：
⑴真空(空气中近似成立)
⑵静止的点电荷
计算时，若电荷是负电荷只需它的绝对值代入
在两电荷的连线上,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引.
二、点电荷 (有电量,没大小的点)
1、带电体本身的线度远小于它们之间的距离,带电体本身的大小，对讨论问题影响甚小，可把带电体视为一几何点，称为点电荷。
2、点电荷是一个理想化的模型。
3、点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电量也可以很大。
点电荷这个概念与力学中的“质点”类似。
三、静电力与万有引力的比较
　　
例1：在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为 5.3×10 -11 m。试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力。
分析 氢原子核与质子所带的电荷量相同，是 1.6×10 -19 C。电子带负电，所带的电荷量也是 1.6×10 -19 C。质子质量为 1.67×10 -27 kg，，电子质量为 9.1×10 -31 kg。
根据库仑定律和万有引力定律就可以求解。
１、相同点：公式形式相同，应用时都有条件
　　都是不接触力，且与距离的二次方成反比
２、不同点：万有引力只是相互吸引，而静电
力可以是引力，也可以是斥力
３、在求静电力时，万有引力可以忽略
F库：F引=2.3 ×1039
2、有两个半径为r的带电金属球中心相距为L(L=4r), 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）( )
A. 带同种电荷时大于带异种电荷时
B. 带异种电荷时大于带同种电荷时
C. 带等量负电荷时大于带等量正电荷时
D. 大小与带电性质无关，只取决于电量
Q
Q
L=4r
B
解题
提醒
点电荷：
+Q
+Q
L=4r
+
+
+
+
+
+
+Q
-Q
L=4r
-
-
-
+
+
+
物理模型，即如果满足相互之间距离远大于带电体大小则带电体便可看做点电荷.
库仑定律的适用是什么条件？
四、多个点电荷的作用力
【例题2】真空中有三个带正电的点电荷，它们固定在边长为50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是 2.0 × 10-6 C，求它们各自所受的静电力。
q1
q2
q3
＋
＋
＋
拓展：
想一想？
如果从q1到q2的连线是一根均匀带电的直棒，所带的电荷量为（q1+ q2），那么此棒对q3的作用力方向如何变化？
q1+q2
q3
＋
＋
＋
＋
＋
课堂训练
1、（多）关于点电荷的下列说法中正确的是( )
A .真正的点电荷是不存在的．
B .点电荷是一种理想模型．
C .足够小的电荷就是点电荷．
D .一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计
ABD
含库仑力的共点力的平衡
分析方法与力学相同
(1)确定对象
(2)受力分析
(3)合成或正交分解
(4)运用平衡条件
库仑力作用下三个自由点电荷的平衡问题
1．模型构建。
(1)三个点电荷共线。
(2)三个点电荷彼此间仅靠库仑力作用达到平衡，不受其他外力。
(3)任意一个点电荷受到其他两个点电荷的库仑力大小相等，方向相反，为一对平衡力。
2．模型规律。
(1)“三点共线”——三个点电荷分布在同一直线上。
(2)“两同夹异”——正负电荷相互间隔。
(3)“两大夹小”——中间电荷的电荷量最小。
(4)“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。

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