2020年高考物理库伦定律知识小结

2018年高考物理库伦定律知识总结

一、电荷间的相互作用

1.点电荷：当电荷本身的大小比起它到其他带电体的距离小得多，这样可以忽略电荷在带电体上的具体分布情况，把它抽象成一个几何点。这样的带电体就叫做点电荷。点电荷是一种理想化的物理模型。VS质点

2.带电体看做点电荷的条件：

①两带电体间的距离远大于它们大小；

②两个电荷均匀分布的绝缘小球。

3.影响电荷间相互作用的因素：

①距离；

②电量；

③带电体的形状和大小

二、库仑定律

法国工程学天才库仑（C.A.Coulomb，1736—1806）是试图通过直接测量来寻找电力规律的第一人。他原先研究力学，曾发现固体间的滑动摩擦定律f=μN。他还是研究和制作扭秤的专家，并得出扭秤金属悬丝所受的扭力矩与扭转角度成正比，比例系数与细丝的长度、直径、切变弹性模量等有关。

库仑在1784至1785年间设计制作了一台精巧的能够测出10 -8N 微弱作用力的扭秤，用以测量两个带同号电荷的点电荷之间的电斥力。所谓点电荷（ point charge），是指这样的带电体，它本身的几何线度比起它到其他带电体的距离小得多。于是，在研究问题时，它

的形状和电荷在其中的分布就无关紧要了，因此我们可以把它抽象成一个几何点。点电荷的概念类似于力学中的质点，是一种理想化的物理模型。

库仑的扭秤实验如上图所示，在金属细丝下悬挂一根秤杆，秤杆的一端是一带电小球A，另一端有平衡体P.在A旁还置有另一与它大小一样的固定带电小球B。因A球受B球的电力使秤杆偏转，转动细丝上端的旋钮，可使A球回复到原来位置。由于细丝所受扭力矩等于A 球所受电力矩，而扭力矩与旋钮指针转过的角度成正比，所以电力矩的大小可以通过扭转角来比较和测量。库仑认定，与引力中的质量类似，电力的大小取决于A、B两小球所带电量的乘积，接着通过扭秤的转角比较各种距离下A、B两球之间的电力。库仑测出，当两球间距离之比为36： 18 ： 8.5时，相应的扭转角为36°、144°、576°，即当两球间距离减小为一半和约四分之一时，其间的电力增大为4倍和16倍。由此他得出：两个带同种电荷的点电荷之间的相互排斥力和它们之间距离的平方成反比。这就是库仑扭秤实验的结论。

库仑扭秤实验的上述结果是用带电木髓小球A和B得出的，电力与A、B两球所带电量乘积成正比是库仑的假定。据美国科学史家霍尔顿考证，库仑也曾用带电金属球A、B做过实验。考虑到两个相同的带电金属小球互相接触后，它们各自所带的电量相等，如果把一个带电的金属小球和另一个不带电的完全相同的金属小球接触，前者的电量就会分给后者一半。库仑用这个方法，获得了电量分别为q，q/2，

q/4，q/8 …的带电小球，用来研究电力和电量的关系，得出了或者说验证了电力与A、B两球所带电量乘积成正比的事

把上述实验规律概括起来，可用文字表述为：在真空中两个静止点电荷间的作用力跟它们的电荷的乘积成正比，跟它们距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。

三、对库伦公式的理解

（1）有人根据公式得到这样的结论当r无限接近于零时f就变的无限大，这是一个有问题的结论，如果单单从数学公式的角度去看，得出这样的结论是没有问题的，但是问题是这个公式不是数学公式，而是个物理公式，公式里的物理量都有实际意义，当r很小的时候首先电荷的大小就不再是远小于他们之间的距离了，也就是当r小到一定程度时，电荷就失去了作为点电荷的条件，既然电荷不能被看成点电荷，那么库伦定律公式也就不适用了。

（2）当出现多个带电体同时存在时，每两个带电体之间的电荷间相互作用力仍然遵守库仑定律。

（3）当某一个带电体同时受到多个带电体对它的库仑力作用时，依然可以用平行四边形定则，求出其所受的合力。

（4）可以将计算库仑力的大小和判断库仑力的方向两者分别进行，也就是计算库仑力时把两个点电荷的电荷量数值带入公式时不把正负号带入公式，然后再根据两个点电荷的电性进行库伦力方向的判断，同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。

（5）库仑力也叫静电力是按性质命名的，不是效果力，他与重力弹力等一样具有自己的特性，也同样遵守牛顿第三定律。

四、库仑力的求解与应用

（1）他具有一切力所具有的性质，所以它是矢量，合成分解时同样遵循平行四边形定则，与其他性质的力一起作用于物体上，使物体发生形变，产生加速度等。

（2）如何确定库仑力的大小和方向：

第一点，确定研究对象q1和q2。

第二点，找出q1和q2之间的距离。

第三点，根据公式求库仑力。

第四点，根据q1q2电性求力的方向。

（3）库伦力叠加原理，对于两个以上点电荷组成的系统，其中每一个点电荷所受的总的静电力，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，这就是叠加原理，计算时也就是同样遵循平行四边形法则。

五。关于三个自由的点电荷只受库仑力作用下平衡的问题：

（1）三个点电荷一定在同一条直线上，同种电荷放在两边异种电荷放在中间，且靠近电量小了的一边。

（2）上一条可以简单记忆成“两同夹一异，两大夹一小，近小远大”