库仑定律讲解

1．元电荷：科学发现最小的电荷量就是所带的电荷量．质子、正电子电荷量与它相同，用e表示，e＝，所有带电体的电荷量都是元电荷的．2．电荷守恒定律(1)内容：电荷既不能创造，也不能消失，它只能从一个物体到另一物体或从物体的这一部分到另一部分，系统的电荷总量．1.60×10－19C整数倍转移转移不变电子(2)物体带电的实质：．(3)物体带电的方式有：、、．(4)当完全相同的带电金属球相接触时电荷的分配规律：同种电荷总量，异种电荷先后．电荷转移摩擦起电感应起电接触带电平均分配中和平分1．电荷量的实质：物体得到或失去电子便带上了电荷，得到电子带负电，失去电子带正电．讨论物体带何种电荷，是指净电荷是正是负，也就是说物体具有的总电荷是哪种电荷多于哪种，净电荷的多少叫做电荷量．2．点电荷是无大小、无形状且有电荷量的一个理想化模型．在实际问题中，只有当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用的影响可以忽略不计时，带电体才可以视为点电荷．3．一个带电体能否被视为点电荷完全取决于自身的几何形状大小与带电体之间的距离的比较，与带电体的大小无关．即带电体很小，不一定可视为点电荷；带电体很大，也不一定不能视为点电荷．4．元电荷：电荷量e＝1.60×10－19C称为元电荷．所有带电体的电荷量都等于电荷量e或等于电荷量e的整数倍．即在物体带电现象中元电荷是最小电荷量．1．点电荷当带电体间的距离比它们自身的大小大的多以至于带电体的、及对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体，就可以看作带电的点，叫做点电荷．类似于力学中的．也是一种理想化的模型．形状大小电荷分布质点2．库仑定律(1)内容：在中两个点电荷的相互作用力跟它们______________成正比，跟它们间的成反比．作用力的方向在________________上．(2)表达式：F＝k，式中k＝，叫．(3)适用条件：中的点电荷．电荷量的乘积距离的平方它们的连线9.0×109N·m2/C2静电力常量真空真空对库仑力和库仑定律的理解？1．库仑力的正负不表示力的大小，而表示库仑力的性质．当两带电体所带电荷同号时，F＞0，库仑力为斥力；当两带电体所带电荷异号时，F＜0，库仑力为引力．因此，用库仑定律进行计算时，不必将符号代入，只需判断力的性质即可．2．两个带电体之间的库仑力是一对作用力和反作用力．库仑定律的公式F=k只适用于真空中的点电荷(在空气中近似成立).r→0时，不能认为力F无穷大，因为此时公式已不再成立．如图9－1－1所示，两个完全相同的绝缘金属壳a、b的半径为R，质量为m，两球心之间的距离为l＝3R.若使它们带上等量的异种电荷，电荷量为q，那么两球之间的万有引力F引，库仑力F库分别为()图9－1－1解析：万有引力定律适用于两个可看成质点的物体，而均匀的球体可将其质量集中在球心考虑；库仑定律适用于点电荷，两球壳带等量异种电荷，但由于电荷间的相互作用力使其电荷集中在两球壳的内侧，它们之间距离小于l，故此时的库仑力大于电荷集中在球心时的库仑力．答案：D【例1】如图9－1－3所示，在光滑绝缘水平面上放置3个电荷量均为q(q＞0)的相同小球，小球之间用劲度系数均为k0的轻质弹簧绝缘连接．当3个小球处在静止状态时，每根弹簧长度为l.已知静电力常量为k，若不考虑弹簧的静电感应，则每根弹簧的原长为()图9－1－3解析：对最右边的小球受力分析可知，小球受到另外两个带电小球对它向右的库仑力，大小分别为F1＝和F2＝，由力的平衡可知弹簧弹力的大小F＝F1＋F2＝；故弹簧的伸长量为Δl＝，所以选C.答案：C分析带电体力学问题的方法与纯力学问题的分析方法一样，学会把电学问题力学化．分析方法是：1．确定研究对象．如果有几个物体相互作用时，要依据题意，适当选取“整体法”或“隔离法”，一般是先整体后隔离．2．对研究对象进行受力分析．3．列平衡方程(F合＝0或Fx＝0，Fy＝0)1－1(2009·合肥模拟)在光滑绝缘的水平地面上放置四个相同的金属小球，小球A、B、C位于等边三角形的三个顶点上，小球D位于三角形的中心，如图9－1－4所示．现让小球A、B、C带等量的正电荷Q，让小球D带负电荷q，使四个小球均处于静止状态，则Q与q的比值为()A.B.C．3D.图9－1－4解析：由库仑定律和力的平衡知识可得：，解得：，故D正确．答案：DA．应放在A点，Q＝2qB．应放在B点，Q＝－2qC．应放在C点，Q＝－qD．应放在D点，Q＝－q解析：由平行四边形定则得出＋q和－q在O点产生的合场强水平向右，大小等于其中一个点电荷在O点产生的场强的大小．要使圆心处的电场强度为零，则应在C点放一个电荷量Q＝－q的点电荷，故C选项正确．答案：C如图9－1－9所示，真空中A、B两个点电荷的电荷量分别为＋Q和＋q，放在光滑绝缘水平面上，A、B之间用绝缘的轻弹簧连接．当系统平衡时，弹簧的伸长量为x0.若弹簧发生的均是弹性形变，则()图9－1－9A.保持Q不变，将q变为2q，平衡时弹簧的伸长量等于2x0B．保持q不变，将Q变为2Q，平衡时弹簧的伸长量小于2x0C．保持Q不变，将q变为－q，平衡时弹簧的缩短量等于x0D．保持q不变，将Q变为－Q，平衡时弹簧的缩短量小于x0【错解】解：当电荷量为q时，电荷间的库仑力F＝k＝kx0，当电荷量为2q时，电荷间的库仑力F′＝k＝kx，x＝2x0，当q变为－q时，电荷间为吸引力F″＝k＝kx′，x′＝x0，所以正确选项为AC.解析：设弹簧的原长为l，＋Q和＋q间的库仑力为F＝k＝kx0，将q变为2q时，设弹簧伸长量为x，则电荷间的库仑力为F′＝k＝kx，上述两式相比得，x＜2x0.同理F″＝k＝kx′，，x′＞x0.B正确．【正解】1．错因：对库仑定律内容理解不清楚，没有注意到一个动态变化的过程，误把电荷间的距离看成不变导致的错误．2．在应用库仑定律判断或计算时要注意：一、库仑定律的适用范围：库仑定律只适用于真空中的点电荷．二、在电荷间距离不变的情况下库仑力与电荷量的乘积成正比，而题中电荷量变化时往往距离随之变化，所以在解题时要注意审清题意.【反思总结】