9.2库仑定律（第2课时） 课件-2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（22张PPT）

9.2.2 静电力计算
一、两个点电荷之间的静电力计算
两个带电量为1C的点电荷在真空中相距1m时，相互作用力是9.0×109N,差不多相当于一百多吨的物体的重力!由此可见，库伦是一个非常大的电荷量单位。
通常一把梳子和衣袖摩擦所带的电荷量不到百分之一库伦，但在天空中发生闪电之前，巨大的云层中积累的电荷可达几百库伦。
探究一：在氢原子内，氢原子核与电子之间的最短距离为5.3x10-11 m。试比较氢原子核与电子之间的静电力和万有引力。
已知：
氢原子核只有一个质子，核外有一个电子绕核旋转
电子的电荷量大小为q1=1.60×10-19 C，质量m1=9.10×10-31 kg
质子电荷量的大小为q2=1.60×10-19 C，质量m2=1.67×10-27 kg。
根据库仓定律和万有引力定律可以求解
解：根据库仑定律，他们之间的静电力为
根据万有引力定律，他们之间的万有引力
氢原子核与电子之间的静电力是万有引力的2.3x1039 倍。
说明了什么？
微观粒子间的万有引力远小于库伦力,因此在研究微观带电粒子相互作用时,可以把万有引力忽略掉。
例1.真空中有两个静止的点电荷，它们之间的作用力为F，若它们所带的电荷量都增大为原来的2倍，距离不变，它们之间的相互作用力变为（　　）
A．F B．2F C．4F D．16F
C
变式.甲乙两个完全相同的金属小球，甲带有+q的电量，乙带有+3q的电量。它们之间的库仑力为F，若乙球与甲球接触后放回原处，则它们之间的库仑力变为（　　）
A．0 B．4/3F C．2F D．4F
B
二、多个点电荷之间的静电力计算
Q2
Q1
Q3
实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变。因此两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。
此电荷所受的库仑力怎么求？
探究二：真空中有三个带正电点电荷，它们固定在边长50 cm的等边三角形的三个顶点上，每个点电荷的电荷量都是2×10-6 C,求它们各自所受的静电力。
分析：根据题意作图
Q1
Q2
Q3
F2
F1
F
30°
每个点电荷都受到其他两个
点电荷的斥力。
因此，只要求出一个点电荷(例如q3)所受的力即可。
解：根据库仑定律，点电荷q3共受F1和F2两个力的作用。其中
F1=F2=
=
N
=0.144 N
根据平行四边形定则，合力是:
q1
q2
q3
F2
F1
F
30°
q1=q2=q3=q
两个点电荷之间的距离r都相同，所以
讨论：点电荷q3所受的合力F的方向?
q1
q2
q3
F2
F1
F
30°
q1与q2连线的垂直平分线向外
每个点电荷所受的静电力的大小相等，数值均为0.25 N。
方向均沿另外两个点电荷连线的垂直平分线向外。
例3.如图，光滑绝缘的水平面上有三个带电小球（均可视为点电荷）a、b、c，三球沿一条直线摆放，仅在它们之间的静电力的作用下处于静止状态，a、b之间的距离小于b、c之间的距离。则以下看法正确的是（　　）
A．a对c的静电力一定是引力
B．a对b的静电力一定是引力
C．三个小球所带电荷量的大小关系是qa＞qc＞qb
D．若保持它们的位置不变而将它们的电荷量都加倍，则它们将不能平衡
B
三个小球只受静电力而平衡时，三个小球所带的电性一定为“两同夹一异”，且在大小上一定为“两大夹一小”距离上“近小远大”。
变式.如图，带电量分别为qa、qb、qc的小球，固定在等边三角形的三个顶点上，qa所受库仑力的合力F方向垂直于qa、qb的连线，则（　　）
A．qb、qc异号，且qc=2qb B．qa、qb异号，且qb=2qa
C．qa、qc同号，且qc=2qa D．qa、qb同号，且qb=2qa
D
随堂检测
1.真空中有两个静止的点电荷，它们之间的静电力大小为F，如果将这两个点电荷之间的距离变为原来的3倍，那么它们之间静电力的大小为 （　　）
A．F B．2F C．4F D．1/9F
D
随堂检测
2.两个可视为点电荷的带电小球相距为r，当其中一个小球的带电量变为原来的4倍时，另一个小球的电量不变。若保持它们之间的库仑力不变，两个小球之间的距离应变为（　　）
A．1/2r B．1/4r C．2r D．4r
C
随堂检测
3.如图所示，用两根绝缘丝线挂着两个质量相等的小球A和B，此时上下丝线受到的力分别为FA和FB．如果使A球带上正电，B球带上负电，上下丝线受的力分别为Fa和Fb，则（　　）
A．FA＜Fa B．FB=Fb
C．FA＞Fa D．FB＞Fb。
D
随堂检测
4.下列说法正确的是（　　）
A．库仑定律适用于任何电场的计算
B．若点电荷Q1的电荷量小于Q2的电荷量，则Q1对Q2的静电力小于Q2对Q1的静电力
C．当两个半径均为r、带电荷量均为Q的金属球中心相距为3r时，它们之间的静电力大小为kQ2/9r2
D．置于均匀带电空心球球心处的点电荷所受库仑力为零
D
随堂检测
5.如图所示，A、B为两个固定的点电荷电荷，将第三个点电荷C放在A、B连线中点恰好处于平衡状态。现将B缓慢地沿A、B连线远离A移动，则C的运动情况是（　　）
A．靠近A移动
B．远离A移动
C．仍然不动
D．可能靠近，也可能远离A移动
D
本课小结
一、两个点电荷之间的静电力计算
根据库仓定律可直接求解
二、多个点电荷之间的静电力计算
两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变。因此两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个电荷的作用力的矢量和。
再见