人教版必修三 9.2 库仑定律 课件（23张PPT）

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9.2库伦定律
电荷之间的相互作用
电荷之间存在相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，我们称之为静电力。
静电力与哪些因素有关？存在什么样的规律？
电荷之间的相互作用
法国科学家库库仑设计了一个精妙实验（扭秤实验），进行研究，得出规律，即库仑定律：
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正比，与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。
电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。
库仑（1736—1806）
扭秤实验装置
点电荷
什么是点电荷呢？
两个实际的带电体间的相互作用力与它们自身的大小、形状以及电荷分布都有关系。任何带电体都有形状和大小。
当带电体之间的距离比它们自身的大小大得多，以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时，这样的带电体可以看作带电的点，叫作点电荷。
点电荷是一个理想化模型，如同质点一样。
库仑定律
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正比，与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。
大小：，计算时取电荷量的绝对值。
k为静电力常量：k = 9.0×109 N·m2/C2（）
方向：沿着电荷的连线, 同种电荷相斥 , 异种电荷相吸，是矢量。
F
B
+
+
+
+
A
+
+
+
+
F
F
B
-
A
+
+
+
+
F
-
-
-
库仑定律的适用范围
适用条件：真空、静止的点电荷。
说明：
真空：干燥的空气中可以认为和真空中差不多。
点电荷是理想化模型，实际并不存在。若：
A、带电均匀的球体（球壳）可以看成电荷都集中在球心的点电荷。
B、带电体之间的距离足够大，以至于带电体的形状、大小、电荷的分布都可以忽略时，也可以看成点电荷。
3、当r，此公式不再适用，F也不是无穷大。
库仑（1736 --1806）：法国物理学家，是十八世纪最伟大的物理学家之一。
库仑扭秤实验
A
B
C
+
+
+
+
+
+
+
+
F
F
库仑扭秤实验介绍
A
+
+
+
+
F
+
+
+
+
B
F
C
库仑扭秤实验介绍
B
C
力矩平衡：相当于杠杆平衡
α
为了容易改变距离
在顶部可以装旋钮
A
C
+
+
+
+
F
B
+
+
+
+
F
根据之前杆子转过角度α和旋钮转过的角度β就可以计算力的大小
β
库仑扭秤实验介绍
B
C
可以验证q不变，F和r的关系
那么如何保持r不变呢
继续调节旋钮，使小球回到原来位置
A
C
+
+
+
+
F
B
+
+
+
+
F
γ
库仑扭秤实验介绍
B
C
可以验证r不变，F和q的关系
库仑当时得到的一组数据
两球距离 距离比 扭转角度 转角比
36个刻度 1 36 1
18个刻度 1/2 144 4
8.5个刻度 1/4 575.5 16
注：第三组数据的略有偏差，库仑分析是漏电所致
发现库仑定律前后
在库仑发现库仑定律的前后，
卡文迪许等人也做了相关实验进行验证。
麦克斯韦也对距离平方成反比进行验证。
现代越来越精确的实验验证了这个平方反比关系。
1971年进行的一次实验，偏差小于2.7×10-16。
B
B
A
已知氢原子核的质量m1=1.7×10-27kg，电子质量m2=9.1×10-31kg，核外电子和氢原子核的距离为r=0.53×10-10m，试求氢原子核和核外电子间的库仑力和万有引力之比。（电子的电荷量e=1.6×10-19C,引力常量G=6.67×10-11 N·m2/kg2）
在研究微观带电粒子间的相互作用时，通常可以忽略万有引力。
A
B
+q1
-q1
C
+q3
F1
F2
静电力是矢量，可以进行矢量叠加。
静电力矢量
如图所示,直角三角形ABC中,∠B=30°,在A、B处的点电荷所带电荷量分别为QA、QB,测得在C处的正点电荷所受静电力方向平行于AB向左,则下列说法正确的是（ ）
A.A处的点电荷带正电,QA∶QB=1∶8
B.A处的点电荷带负电,QA∶QB =1∶8
C.A处的点电荷带正电,QA∶QB =1∶4
D.A处的点电荷带负电,QA∶QB=1∶4
BC
如图所示，在绝缘的光滑水平面上，相隔一定距离有两个带同种电荷的小球，从静止同时释放，则两个小球的加速度和速度大小随时间变化的情况是(　　)
A．速度变大，加速度变大
B．速度变小，加速度变小
C．速度变大，加速度变小
D．速度变小，加速度变大
C
如图所示，在倾角为 的光滑绝缘斜面上固定一个挡板，在挡板上连接一根劲度系数为k0 的绝缘轻质弹簧，弹簧另一端与A球连接。A、B、C三小球的质量均为M， 当系统处于静止状态时，三小球等间距排列。已知静电力常量为k，则
B. 弹簧伸长量为
C．A球受到的库仑力大小为2Mg
D．相邻两小球间距为