第2節(jié)靜電力庫侖定律 (4).ppt

1、庫侖定律,福建省長樂第一中學(xué)物理組 周華,魯科版選修3-1 第1章 第2節(jié),1、電荷間的相互作用規(guī)律: 同種電荷相斥，異種電荷相吸靜電力或庫侖力,一、靜電力與點電荷模型,2、如圖所示，電荷間的作用力,問題：靜電力與哪些因數(shù)有關(guān)?,3、探究影響靜電力的因素,與帶電體的電量有關(guān) 與帶電體之間的距離有關(guān) 與帶電體自身的大小及形狀有關(guān) 與帶電體所處的空間物質(zhì)即介質(zhì)有關(guān),真空中點電荷的靜電力與電量和距離有關(guān)？,簡化:真空(空氣) 的點電荷,猜想:,當(dāng)rR1、2時,物體大小形狀可忽略,控制變量法,理想化模型,點電荷,1.在研究帶電體間的相互作用時,如果帶電體本身的線度遠小于它們之間的距離帶電體本身的大小,

2、對我們所討論的問題影響甚小,相對來說可把帶電體視為一幾何點,并稱它為點電荷(只有電荷量,沒有大小、形狀) 。 2.點電荷是實際帶電體在一定條件下的抽象,是為了簡化某些問題的討論而引進的一個理想化的模型。 3.點電荷本身的線度不一定很小,它所帶的電量也可以很大。點電荷這個概念與力學(xué)中的“質(zhì)點”類似。,例1:一個半徑r1=10cm的帶電圓盤,如果考慮它和d1=10m處某個電子的作用力,就完全可以把它看作_.,點電荷,一個無限大的帶電平面,而如果這個電子離帶電圓盤只有d2=1mm,那么這一帶電圓盤又相當(dāng)于_.,點電荷:是指這樣的帶電體,它本身的大小比它到其他帶電體的距離小得多.這樣,在研究它與其他帶

3、電體的相互作用時,可以忽略電荷在帶電體上的具體分布情況,把它抽象成一個幾何點.,定性實驗:控制變量法,距離越小靜電力越大,帶電量越大靜電力越大,真空中點電荷的靜電力與電量和距離有關(guān)？,庫 侖 扭 秤 實 驗,早在我國東漢時期人們就掌握了電荷間相互作用的定性規(guī)律,定量討論電荷間相互作用則是兩千年后的法國物理學(xué)家?guī)靵?庫侖做了大量實驗,于1785年得出了庫侖定律.,庫侖扭秤實驗,實驗裝置,A,B,C,庫侖(Coulomb 17361806): 法國物理學(xué)家；,1785年，庫侖定律,庫侖的扭秤實驗：,1、裝置：,庫侖扭秤,2、原理：,（2）使A帶正電，之后取一與A、B完全相同的帶正電的球C，當(dāng)C靠近

4、A時，靜電力使銀絲有一個扭轉(zhuǎn)角，力越大扭轉(zhuǎn)角度越大。,（3）改變A、C的距離看扭轉(zhuǎn)程度得：,（4）改變A、C的電量看扭轉(zhuǎn)程度得：,結(jié)論：,內(nèi)容：真空中兩個點電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,與它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上.同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。,二、庫侖定律,、電荷間相互作用的力F叫做靜電力或庫侖力.,2、大小：,k=9.0109Nm2/C2,其中K:靜電力常量,3、方向：,4、適用條件：,真空(空氣中近似成立),點電荷,計算時，若電荷是負(fù)電荷只需它的絕對值代入,在兩電荷的連線上,同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引.,例2、關(guān)于點電荷的下列

5、說法中正確的是：( ) A .真正的點電荷是不存在的 B .點電荷是一種理想模型 C .足夠小的電荷就是點電荷 D .一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計,A B D,注意適用條件：,有兩個半徑為r的帶電金屬球中心相距為L(L=4r), 對于它們之間的靜電作用力（設(shè)每次各球帶電量絕對值相同）( ) A. 帶同種電荷時大于帶異種電荷時 B. 帶異種電荷時大于帶同種電荷時 C. 帶等量負(fù)電荷時大于帶等量正電荷時 D. 大小與帶電性質(zhì)無關(guān)，只取決于電量,Q,Q,L=4r,例題3,解題提醒,點電荷：,物理模型，即如果滿足相互之間距離遠大

6、于帶電體大小則帶電體便可看做點電荷.,庫侖定律的適用是什么條件？,三、靜電力與萬有引力的比較,自然界既具有多樣性，又具有統(tǒng)一性,啟示,庫侖定律,萬有引力定律,遵循規(guī)律,Q1、Q2、r,m1、m2、r,影響因素,物體帶電,物體具有質(zhì)量,產(chǎn)生原因,靜電力,萬有引力,項目,解：,例5課本P14: 2.求電子的線速度、周期？,與萬有引力比較：,例4 在氫原子內(nèi),電子和質(zhì)子的間距為5.2810-11m， 求它們之間電相互作用和萬有引力,并比較它們的大小.,+,-,v,如果存在兩個以上的點電荷怎樣求靜電力？,實驗證明：兩個點電荷之間的作用力不因第三個點電荷的存在而有所變化。,兩個或兩個以上點電荷對某一個點

7、電荷的作用力，等于各點電荷單獨對這個點電荷的作用力的矢量和。,四、靜電力疊加原理,y,靜電力疊加原理求合力：,A,B,C,+Q,-Q,+Q,r,r,r,求C的受力？,FAC,FAC,F合,+q2,F1,F3,F4,F2,若QAQB時,合力為_?,-q1,5m,3m,4m,-q3,F13,F23,37o,求q3的受力？,正交分解,Fx,Fy,F,-q1,0.1m,0.3m,+q2,+q3,例6課本P14: 4.求q2的受力？,F,Fx,Fy,x,例7、如圖A、B、C三點位一直角三角形的三個頂點，角B為30度，現(xiàn)在A、B兩點放置電荷qA, qB,測得在C點處正點電荷受靜電力方向與AB平行向左，則A

8、帶_電， qA ： qB =_,負(fù),：,電荷均分原理：,2Q,4Q,r,將兩金屬球接觸后放回原位，庫侖力變?yōu)樵瓉韼妆叮?A,C,B,+Q,Q,r,A,B,金屬小球C(不帶電)先后分別與A、B各接觸一下后拿走，A、B之間的靜電力變成原來的多少倍?,提高：AB分別帶正負(fù)電荷，接觸后庫侖力可能變大嗎？,提高：接觸很多很多次后呢？,=,+9Q,-Q,A,B,可能不變嗎？,三球平分,懸掛小球,mA,+2q,+q,L,L,課本P14: 2.兩球完全相同, 知m、L、，求q?,qAqB,mA=mB,平衡時兩球位于同一水平面,=?,tan=F/mAg,tan=F/mBg,=,偏角由質(zhì)量mA、mB決定，與帶電量無關(guān)。,mB,當(dāng)mAmB時，可得,兩球系統(tǒng)重心左移,重力產(chǎn)生逆時針力矩,整體逆時針轉(zhuǎn)動,變小,變大,電荷平衡問題,兩同夾異,兩大夾小,近小遠大,電荷平衡問題,+9Q,+Q,A,B,L,引入第三個電荷q，使三個電荷都平衡。問q帶何種電？位置？帶電量？,x,x=L/4,q=9Q/16,三個電荷都平衡，求它們帶電量之比？,+9Q,-Q,A,B,q1,L1,q2,q3,