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2 库仑定律
第九章 静电场及其应用
问题
实验探究：先让感应起电机起电，然后让泡沫球与感应起电机的一球相接触，泡沫球充电后弹开，然后再让泡沫球远离，观察细线倾角的变化，观察有什么现象产生？
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？它们有怎样的定量关系呢？
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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
电荷间相互作用力叫做静电力或库仑力.
一、电荷间相互作用力
平衡小球B
细银丝
带电小球C
带电小球A
刻度盘与指针
器
材
组
成
二、库仑的实验
1、器材组成：
细银丝、绝缘架、带电的金属小球A和C、不带电的小球B
2、实验原理：
A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转的角度和力的大小有一定的对应关系
二、库仑的实验——库伦扭秤
3、实验方法：控制变量法
4、实验步骤：
探究F与r的关系：
1）把另一个带电小球C插入容器并使它靠近A时，记录扭转的角度可以比较力大小
2)改变A和C之间的距离r，记录每次悬丝扭转的角度，便可找出F与r的关系
探究F与q的关系：
改变A和C的电量q1、q2，记录每次悬丝扭转的角度便可找出F与q1q2的关系
实验视频
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实验结论：库仑定律
当电量不变时，F与距离r的二次方成反比
F∝1/r2
当之间距离不变时，F与q1、q2的乘积成正比 F∝q1q2
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.
三、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.
点电荷
带电体有时可
以看做点电荷
物体有时可
以看作质点
就像
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。
体积和带电量都很小的带电体就可以看成点电荷
根据 可知，当r ∞时，
F 0
根据 可知，当r 0时，
F ∞
×
×
√
例1、已知氢核的质量是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5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万有引力
微观粒子间的万有引力远小于库仑力，所以在研究微观带电粒子的相互作用时，万有引力忽略不计。
解：氢核与电子所带的电荷量都是1.6×10-19c
三、静电力计算
思考：前面研究的都是两个点电荷，如果存在两个以上的点电荷，那么每个点电荷会受到怎样的作用力？
静电力是一种性质力，它的合成与分解同样都遵循平行四边形法则，所以对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的静电力等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和
例2、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。
Q2
Q1
Q3
解：受力分析，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
F
根据平行四边形法则：
合力的方向沿Q1、Q2的连线的垂直平分线向外
30。
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
例3、如图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
（1）如果A和B固定，应如何放置第三个点电荷C，才能使此电荷C处于平衡状态？此时对C的电性及电量q有无要求？
1.应放在ＡＢ的连线上距离Ａ右侧３ｒ／５处，Ｃ电荷正负都可以，电量大小任意）
+
+
9Q
4Q
（2）如果A和B是自由的，又应如何放置第三个点电荷，使系统处于平衡状态？此时对第三个点电荷C的电量q的大小及电性有无要求？
+
+
9Q
4Q
-
QC
答案:应放在ＡＢ的连线上距离Ａ右侧３ｒ／５处，电荷Ｃ必须是负３６Ｑ／２５电荷
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。
真空中两个点电荷之间的相互作用力,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.
3.适用条件：
4.点电荷：
k=9.0×109N·m2/C2
2.公式：
1.内容：
⑴ 真空（空气中近似成立） ⑵ 点电荷
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略不计时，带电体可视为点电荷.
知识小结
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