物理 必修1 1.2库仑定律

(共36张PPT)
初中的知识
1.自然界只存在正、负两种电荷
2.同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引.
一、起电方法：
1.摩擦起电
摩擦起电的实质是:一个物体失去一些电子而带正电,另一个物体得到这些电子而带负电.
电量（电荷量）
表示字母 Q
单位：库仑（C）
+5C
+5C
+2.5C
+2.5C
2.接触起电
+2.5C
+2.5C
当两个完全相同的带电体相接触时，
均分电量
2.接触起电
如原来带异种电荷
先中和后均分
+5C
-3C
5C+（-3C）=+2C
+2C/2=+1C
当两个完全相同的带电体相接触时，
均分电量
+5C
-3C
+1C
+1C
5C+（-3C）=+2C
+2C/2=+1C
如原来带异种电荷
先中和后均分
均分电量
当两个完全相同的带电体相接触时，
+1C
+1C
5C+（-3C）=+2C
+2C/2=+1C
如原来带异种电荷
先中和后均分
均分电量
当两个完全相同的带电体相接触时，
3.感应起电
静电感应现象
验电器
起电方式
摩擦起电
静电感应
接触起电
实质：电荷的转移。
电子得失
二、电荷守恒定律：电荷既不能创造,也不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分,在转移的过程中,电荷的总量不变.
元电荷,指电子(或质子)所带的电荷量
e＝1.60×10-19C
所有带电体的电荷量是元电荷e的整数倍.
粒子电荷量Q和粒子质量 m 之比.
荷质比（比荷）
电子的比荷：
e
me
点电荷
只有电荷量而没有大小的几何点。
一种理想模型.
当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时,带电体可视为点电荷.
电荷之间的作用力
三、库仑定律
电荷间相互作用的电力F叫做静电力或库仑力.
2、大小：
k=9.0×109N·m2/C2
3、方向：同性相斥,异性相吸.
k:静电力常量
4、适用条件：
⑴.真空(空气中近似成立)
⑵.点电荷
例题
例1.关于点电荷的概念,下列说法正确的是( )
A
B
C
D
对于任何带电球体,总可把它看作电荷全部集中在球心的点电荷
只有体积很小的带电体才能看作点电荷
体积很大的带电体一定不能看作点电荷
当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看作点电荷
C
例题
例2. 试比较电子和质子间的静电引力和万有引力.
(已知电子质量m1=9.1×10-31kg,质子质量m2=1.67×10-27kg,电子和质子的电荷量都是1.60×10-19C.)
解：电子和质子的静电引力F1和万有引力F2分别是
∴
F1
F2
=
kQ1Q2
Gm1m2
=
9.0×109×1.60×10-19×1.60×10-19
6.67×10-11×9.1×10-31×1.67×10-27
=
2.3×1039
以后在研究带电微粒间相互作用时,经常忽略万有引力.
例题
例3. 把两个完全相同的小球接触后分开,两球相互排斥,则两球原来的带电情况可能是( )
A
B
C
D
原来的其中一个带电
两个小球原来分别带等量异种电荷
两个小球原来分别带同种电荷
两个小球原来分别带不等量异种电荷
ACD
例1:真空中有两个点电荷 ,试回答
A: 保持电荷间的距离不变，一个电荷的电荷量变为原来的4倍，另一个电荷的电荷量为原来的一半，库仑力变为原来的几倍
B: 保持一个电荷的电荷量不变，另一个电荷的电荷量变为原来的2倍，同时，电荷间的距离变为原来的2倍，库仑力变为原来的几倍
C: 保持两个电荷的电荷量不变，电荷间的相互作用力变为原来的16倍时,电荷间的距离为原来的几倍
( 2倍 )
( 1/2倍 )
( 1/4倍 )
例2：甲、乙两个相同的小球，甲球带有4× 10-12c的正电荷，乙球带有6× 10-12c的负电荷，放在真空中相距为10cm的地方，甲、乙两球的半径远小于10cm。
（1）试求两球之间的库仑力，并说明是引力还是斥力？
（2）将两个导体球相互接触再放回原处，其作用力多大？是斥力还是引力？
4×10-12×6×10-12
（1）根据库仑定律,两个点电荷间的库仑
力F 为
=
9×109 ×
( 0.1 ) 2
=
2 .16×10 -11 N
F=
k
Q1Q2
r2
（引力）
1×10-12×1×10-12
（2）两个点电荷电量都变为1×10-12 C,根据库仑定律,设库仑力变为F 1
=
9×10 9 ×
( 0.1 ) 2
=
9×10 -13 N
F1=
k
Q1Q2
r2
（两点电荷之间为斥力）
例7. A、B两个点电荷，相距为r，A带有9Q的正电荷，B带有4Q的正电荷（1）如果A和B固定，应如何放置第三个点电荷q，才能使此电荷处于平衡状态？
+
+
A
B
9Q
4Q
-
QC
⑴点电荷的静电平衡
＋Q1
＋Q1
-Q2
q
8、如图在正方形的三个顶点处各固定一个点电荷Q1、Q2,电性如图，则在另一个顶点再放一个q电荷，要使q静止，Q1、Q2的大小关系如何？q的电荷量和电性能不能确定？
9、如图所示，A、B是带有等量的同种电荷的两小球，它们的质量都是m，它们的悬线长度是L，悬线上端都固定在同一点O，B球悬线竖直且被固定，A球在力的作用下，偏离B球x的地方静止平衡，此时A受到绳的拉力为T；现在保持其他条件不变，
用改变A球质量的方法，使A球在距
B为1/2x处平衡；则A受到的绳的
拉力为（ ）
A.T B.2T
C.4T D.8T
⑵带电体的静电平衡
三 巩固训练
1、如图A、B、C三只相同的导体球，架在绝缘支架上，已知A球带有正电荷，B、C两球不带电。问：
（1）如何使B、C两球都带有正电？
（2）如何使B、C两球都带有负电？
（3）如何使B、C两球带上异种等量的电荷？
A
B
C
2、如图所示，三个点电荷q1、q2、q3固定在一直线上，q2与q3的距离为q1与q2距离的2倍，每个电荷所受静电力的合力均为零，由此可以判定，三个电荷的电量之比q1：q2：q3为（ ）
A、 （－9）：4：（－36） B、9：4：36
C、 （－3）：2：6 D、3：2：6
3、如图所示，用两根同样长的细绳把两个带同种电荷的小球悬挂在一点。两球的质量相等，A球所带的电荷量大于B球所带的电荷量。两球静止时，悬线与竖直线的偏角分别为α和β，则( )
A、 α>β B、 α=β C、 α<β
A
B
α
β
4、如图所示, 真空中两个相同的小球带有等量同种电荷, 质量均为0.1g. 分别 用10cm长的绝缘细线悬挂于绝缘天花板的同一点, 当平衡时B球偏离竖直方向600, A球竖直悬挂且与墙壁接触. 求：
(1) 每个小球的带电量;
(2) 墙壁受到的压力;
(3) 每条细线的拉力.
应用多个电荷的库仑定律时，应注意：
①任意两个电荷间都存在一对库仑力，满足牛三定律。
②任何两个电荷之间的相互作用都满足库仑定律表达式，不因其他电荷存在而受影响。
③任何一个电荷所受的库仑力等于周围其他各点电荷对它的作用力的合力。
④几个库仑力或库仑力和其他性质的力合成时均遵守平行四边形法则。