第一章 2库仑定律

2库仑定律

[学科素养与目标要求]

物理观念：1.知道点电荷的概念.2.理解库仑定律的内容、公式及适用条件．

科学探究：经历探究实验过程，得出电荷间作用力与电荷量及电荷间距离的定性关系．

科学思维：1.通过抽象概括建立点电荷这种理想化模型.2.进一步了解控制变量法在实验中的作用.3.会用库仑定律进行有关的计算．

一、探究影响电荷间相互作用力的因素

1．实验现象：(如图1所示)

图1

(1)小球带电荷量一定时，距离带电物体越远，丝线偏离竖直方向的角度．

(2)小球处于同一位置时，小球所带的电荷量越大，丝线偏离竖直方向的角度．2．实验结论：电荷之间的作用力随着电荷量的增大而，随着距离的增大而．二、库仑定律

1．点电荷：当带电体间的距离比它们自身的大小，以致带电体的、______及对它们之间的作用力的影响可以忽略时，带电体可以看做．2．库仑定律

(1)内容：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与它们的电荷量的乘积成，与它们的距离的成反比，作用力的方向在．

(2)公式：F＝k q1q2

2/C2，叫做静电力常量．

r2，其中k＝N·m

(3)适用条件：①；②．

3．库仑的实验

(1)库仑扭秤实验是通过悬丝比较静电力F大小的．实验结果发现静电力F与距离r的成反比．

(2)库仑在实验中为研究F与q的关系，采用的是用两个的金属小球接触，电荷量的方法，发现F与q1和q2的成正比．

1．判断下列说法的正误．

(1)探究电荷间的作用力与某一因素的关系时，必须采用控制变量法．()

(2)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷．()

(3)当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时，可将这两个带电体看成点电荷．()

(4)若点电荷q1的电荷量大于q2的电荷量，则q1对q2的静电力大于q2对q1的静电力．() 2．真空中两个点电荷，它们之间的静电力为F，如果将两个点电荷的距离增大为原来的4倍，电荷量都增大为原来的2倍．它们之间静电力的大小变为原来的________倍．

一、库仑定律的理解与应用

1．点电荷

(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在．

(2)带电体能否看成点电荷视具体问题而定，不能单凭它的大小和形状下结论．如果带电体的大小比带电体间的距离小得多，则带电体的大小及形状就可以忽略，此时带电体就可以看成点电荷．

2．库仑定律

(1)库仑定律只适用于真空中点电荷之间的相互作用，一般没有特殊说明的情况下，都可按真空来处理．

(2)当r→0时，电荷不能再看成点电荷，库仑定律不再适用．

(3)两个点电荷之间的库仑力遵守牛顿第三定律．不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大．

(4)两个规则的带电球体相距比较近时，电荷的分布会发生改变，库仑定律不再适用．

例1下列说法中正确的是()

A．点电荷就是体积小的带电体

B．带电荷量少的带电体一定可以视为点电荷

C．大小和形状对作用力的影响可忽略的带电体可以视为点电荷

D．根据库仑定律表达式F＝k q1q2

r2，当两电荷之间的距离r→0时，两电荷之间的库仑力F→∞例2甲、乙两导体球，甲球带有4.8×10－16C的正电荷，乙球带有3.2×10－16C的负电荷，放在真空中相距为10cm的地方，甲、乙两球的半径均远小于10cm.(结果保留三位有效数字)

(1)试求两球之间的静电力，并说明是引力还是斥力？

(2)如果两个导体球完全相同，接触后放回原处，两球之间的作用力如何？

(3)将两个体积不同的导体球相互接触后再放回原处，还能求出其作用力吗？

点拨：用公式计算库仑力大小时，不必将表示电荷q 1、q 2的带电性质的正、负号代入公式中，只将其电荷量的绝对值代入即可；力的方向再根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引加以判别．

二、库仑力的叠加

1．对于三个或三个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的库仑力，等于其余所有点电荷单独对它作用产生的库仑力的矢量和．

2．电荷间的单独作用符合库仑定律，求各库仑力的矢量和时应用平行四边形定则．例3如图2所示，分别在A 、B 两点放置点电荷Q 1＝＋2×10

－14C 和Q 2＝－2×10－14C ．在AB 的垂直平分线上有一点C ，且AB ＝AC ＝BC ＝6×10

－2m ．如果有一电子静止放在C 点处，则它所受的库仑力的大小和方向如何？

图2

针对训练(2018·德州市期末)如图3所示，三个固定的带电小球a 、b 和c ，相互间的距离分别为ab ＝8cm 、ac ＝6cm 、bc ＝10cm ，小球c 所受库仑力合力的方向平行于ab 的连线斜向下．关于小球a 、b 的电性及所带电荷量比值的绝对值n ，下列说法正确的是()

图3

A ．同号电荷，n ＝925

B ．同号电荷，n ＝27125

C ．异号电荷，n ＝925

D ．异号电荷，n ＝27125

1．(对点电荷的理解)(多选)下列说法中正确的是()

A．点电荷是一种理想化模型，真正的点电荷是不存在的

B．点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体

C．两带电荷量分别为Q1、Q2的球体间的作用力在任何情况下都可用公式F＝k Q1Q2

r2计算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问题的影响是否可以忽略不计

2．(库仑定律的理解)(2018·南平市检测)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，点电荷其实就是体积最小的带电体

B．根据F＝k q1q2

r2，当两个带电体间的距离趋近于零时，库仑力将趋向无穷大

C．带电荷量分别为Q和3Q的点电荷A、B相互作用时，B受到的静电力是A受到的静电力的3倍

D．库仑定律的适用条件是：真空和静止点电荷

3．(库仑定律的应用)真空中两个完全相同、带等量同种电荷的金属小球A和B(可视为点电荷)，分别固定在两处，它们之间的静电力为F.用一个不带电的同样金属球C先后与A、B球接触，然后移开球C，此时A、B球间的静电力为()

A.F 3

B.F

4

C.3F

8

D.F

2

4．(库仑力的叠加)如图4所示，等边三角形ABC，边长为L，在顶点A、B处有等量同种点电荷Q A、Q B，Q A＝Q B＝＋Q，求在顶点C处带电荷量为Q C的正点电荷所受的静电力．

图4