第2節靜電力庫侖定律 學習目標1 知道點電荷的概念 了解理想化模型 2 理解庫侖定律的含義及其公式表達 會用庫侖定律進行有關計算 3 通過靜電力和萬有引力的對比 體會自然界的多樣性與統一性 一 靜電力與點電荷模型1 靜電力靜止 之間的相互作用力 又稱庫侖力 2 點電荷 1 定義 本身的大小比相互之間的距離 的帶電體 是一種理想化模型 2 特點 只有 沒有 的幾何點 類似于力學中的質點 帶電體 小得多 電荷量 大小 二 庫侖定律1 內容真空中兩個點電荷之間的相互作用力f的大小 跟它們的電荷量q1 q2的乘積成 跟它們的距離r的二次方成 作用力的方向沿著 同種電荷 異種電荷 正比 反比 它們的連線 相斥 相吸 3 庫侖定律的適用條件是真空中的 4 靜電力疊加原理對于兩個以上的點電荷 其中每一個點電荷所受的總的靜電力 等于其他點電荷分別單獨存在時對該點電荷的作用力的 點電荷 矢量和 三 靜電力與萬有引力的比較 兩點電荷 帶電 距離的平方 1 點電荷是只有電荷量 沒有大小和形狀的理想化的模型 類似于力學中的質點 實際中并不存在 2 如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多 以至于帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響很小 就可以忽略形狀 大小等次要因素 只保留對問題有關鍵作用的電荷量 這樣處理會使問題大為簡化 對結果又沒有太大的影響 這是物理學上經常用到的辦法 3 一個帶電體能否看做點電荷 是相對具體問題而言的 不能單憑其大小和形狀確定 4 不能將點電荷和元電荷混淆 對點電荷的理解 下列關于點電荷的說法中 正確的是 a 只有體積很小的帶電體才可看做點電荷b 體積很大的帶電體一定不是點電荷c 當兩個帶電體的形狀和大小對相互作用力的影響可忽略時 這兩個帶電體可看做點電荷d 任何帶電體 都可以看做是電荷全部集中于幾何中心的點電荷 解析 能否把一個帶電體看成點電荷 關鍵在于分析問題時是否考慮它的體積大小和形狀 不在于帶電體本身的大小 能否把一個帶電體看做點電荷 不能以它的體積大小而論 應該根據具體情況而定 若它的體積和形狀可不予考慮時 就可以將其看成點電荷 故a b d錯誤 c正確 c 1 庫侖定律的適用范圍 1 適用于真空中兩個點電荷間的相互作用 2 在空氣中庫侖定律也近似成立 3 兩個均勻帶電球體間的庫侖力也可利用庫侖定律計算 此時 r應指兩球體的球心之間的距離 庫侖定律的理解及應用 2 靜電力的求解方法靜電力的大小計算和方向判斷一般分開進行 1 大小計算利用庫侖定律計算大小時 不必將表示電性的正 負號代入公式 只代入q1 q2的絕對值即可 2 方向判斷利用同種電荷相互排斥 異種電荷相互吸引來判斷 a 1 庫侖定律公式中各符號意義 2 計算時注意兩種特例 對于兩個均勻帶電絕緣球體 可以將其視為電荷集中于球心的點電荷 r為兩球心之間的距離 對于兩個帶電金屬球 若相距不足夠遠時 要考慮金屬表面電荷的重新分布 規律總結 b 2 2014 福州一中檢測 半徑為r的兩個較大金屬球放在絕緣桌面上 若兩球都帶等量同種電荷q時相互之間的庫侖力為f1 兩球帶等量異種電荷q與 q時庫侖力為f2 則 a f1 f2b f1 f2c f1 f2d 無法確定 b 靜電力疊加的計算方法1 對于兩個以上的點電荷 其中每一個點電荷所受的總的庫侖力 等于其他點電荷分別單獨存在時對該點電荷的作用力的矢量和 庫侖力的合成和分解仍滿足力的平行四邊形定則 2 當多個帶電體同時存在時 每兩個帶電體間的庫侖力都遵守庫侖定律 可利用力的平行四邊形定則求出其合力 范例 我國的fy 3a衛星上可觀測到高能質子和高能電子 如圖所示 分別在a b兩點放置點電荷q1 2 10 14c和q2 2 10 14c 在ab的垂直平分線上有一點c 且ab ac bc 6 10 2m 如果有一高能電子在c點處 它所受的庫侖力的大小和方向如何 思路點撥 利用庫侖定律及平行四邊形定則計算 答案 8 0 10 21n方向平行于ab向左 名師點評 庫侖力也稱為靜電力 它具有力的共性 它與學過的重力 彈力 摩擦力是并列的 它具有力的一切性質 它