第2節庫倫定律第九章靜電場及其應用電荷之間存在“同性相斥，異性相吸”，那么電荷之間相互作用力會遵循什么樣規律呢？1.知道庫侖定律的內容及適用條件。2.了解庫侖扭秤實驗。3.知道點電荷的概念，知道帶電體看成點電荷的條件。4.理解庫侖定律的表達式，并會計算點電荷間的靜電力。知識點一：電荷之間的作用力帶正電的帶電體C置于鐵架臺旁，把系在絲線上帶正電的小球先后掛在P1、P2、P3等位置。帶電體C與小球間的作用力會隨距離的不同怎樣改變呢?在同一位置增大或減小小球所帶的電荷量，作用力又會怎樣變化?電荷之間作用力的大小與哪些因素有關?定性研究實驗探究方法控制變量法研究：（1）距離r不變，改變電荷量（2）電荷量q不變，改變距離q1q2+P1C+P2P3演示實驗1研究：（1）距離r不變，改變電荷量結論：距離r保持不變，電荷量q增大，F增大。演示實驗2研究：（2）電荷量q不變，改變距離結論：電荷量q保持不變，距離r增大，F減小。猜想：電荷之間的作用力會不會與萬有引力具有相似的形式呢？帶電物體之間的相互作用力，會不會與他們電荷量的乘積成正比，與它們之間距離的二次方成反比？定量研究：庫侖的實驗①微力難于測量＋－＋FFq1q2rF非常微弱庫倫扭秤的結構：帶電小球A與后來的球C，產生庫倫力不帶電小球B、用來來平衡小球A重力——小量放大細銀絲的下端懸掛一根絕緣棒懸絲扭轉的角度比較力的大小改變A和C之間的距離r記錄每次懸絲扭轉的角度力F與距離r的關系庫侖的實驗當把另一個帶電的金屬球C插入容器并使它靠近A時A與C之間的作用力使懸絲扭轉棒的一端是一個帶電的小球A另一端是一個不帶電的球BB與A所受的重力平衡C細銀絲平面鏡平衡小球B帶電小球C帶電小球A使A球在水平面內平衡

視頻：扭秤實驗②電量無法測量+q+3q猜想：接觸+2q+2q均分驗證：+F+2q電量均分它們對相隔同樣距離的第三個帶電小球的作用力相等，因此，可以斷定這兩個小球接觸后所帶的電荷量相等。——電荷均分F∝q1q21.庫侖定律真空中兩個靜止點電荷之間的相互作用力，跟它們電荷量的乘積成正比，跟它們距離的二次方成反比，作用力的方向在它們的連線上。（3）適用范圍:①真空中②靜止的點電荷庫侖（1）內容：電荷間這種相互作用力叫做靜電力或庫侖力。（2）表達式：

比例系數k

叫做靜電力常量，國際單位制中，k=9.0×109N·m2/C2對庫侖定律的理解：1.兩個帶電體間的庫侖力是一對作用力和反作用力。不要認為電荷量大的電荷對電荷量小的電荷的作用力大。2.代入公式計算時，一般將電荷量的絕對值代入。然后根據“同種電荷相斥、異種電荷相吸”來判斷力的方向。3.兩個均勻帶電絕緣球體，可視為電荷集中在球心的點電荷，為兩球心間距離。對于兩個帶電金屬球，要考慮靜電力會使金屬球表面的電荷重新分布。

思考：在兩帶電體之間距離接近0時，能根據庫侖定律得到靜電力無窮大的結論嗎？不正確。

因為當兩個點電荷距離為0時，兩個電荷不能被看做是點電荷。也就是說，距離很小很小，或者距離為0時，它們的自身的大小是不能忽略不計的，即庫侖定律不再適用于此情況。2.點電荷：當帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至帶電體的形狀、大小、分布對它們之間的作用力可以忽略不計時，這樣的帶電體就可以看做帶電的電，叫做點電荷（1）性質：（2）條件：類似于力學的質點，也是一種理想化模型。形狀和大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計。注意：一個帶電體能否看做點電荷，是相對于具體問題而言的，不能單憑其形狀和大小確定。

思考：兩個靠近的帶電球體，是否可以看做是集中在球心位置的點電荷？+Q+QL=4r+++++++Q-QL=4r---+++因為電荷間的作用力，電荷并不能均勻的分布在球體上，所以不可以。同種電荷異種電荷跟蹤導練1.關于點電荷的下列說法中正確的是：()A.真正的點電荷是不存在的．B.點電荷是一種理想模型．C.足夠小的電荷就是點電荷．D.一個帶電體能否看成點電荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形狀和大小對所研究的問題的影響是否可以忽略不計ABD2.兩個半徑為0.3m的金屬球，球心相距1.0m放置，當他們都帶1.5×10?5C的正電時，相互作用力為F1

，當它們分別帶+1.5×10?5C和?1.5×10?5C的電量時，相互作用力為F2,則（）A．F1=F2

B．F1

＜F2

C．F1

＞F2

D．無法判斷B知識點二：靜電力計算1C1C1m代入數據：庫侖是一個非常大的電荷量單位100萬噸mg只有百萬分之一庫倫可達幾百庫侖1.庫侖定律與萬有引力的對比【例題1】在氫原子內，氫原子核與電子之間的最短距離為5.3×10-11m。試比較氫原子核與電子之間的靜電力和萬有引力。分析氫原子核與質子所帶的電荷量相同，是1.6×10-19C。電子帶負電，所帶的電荷量也是1.6×10-19C。質子質量為1.67×10-27kg，電子質量為9.1×10-31kg。根據庫侖定律和萬有引力定律就可以求解。

微觀粒子間的萬有引力遠小于庫倫力。在研究微觀帶電粒子的相互作用時，可以把萬有引力忽略。2.靜電力的疊加①庫侖定律描述的是兩個點電荷之間的作用力。如果存在兩個以上點電荷，那么要對這個點電荷的作用力進行的矢量求和。【例題2】真空中有三個點電荷，它們固定在邊長50cm的等邊三角形的三個頂點上，每個點電荷都是+2×10─6C,求它們所受的庫侖力。F1F2F3q1q2q3+++分析根據題意作圖（如右圖）。每個點電荷受到其他兩個點電荷的斥力，因此，只要求出一個點電荷（例如q3）所受的力即可。

②三個自由點電荷的平衡問題對其中一個電荷受力分析可知，若不共線，則無法保持平衡。三個帶電體在一條直線上，都在靜電力作用下處于平衡狀態，它們遵循的規律是：中間的電荷與兩邊的電荷電性相反，兩邊電荷電性相同，中間電荷量最小，即“兩同夾一異，兩大夾一小。”

C③任何一個帶電體都可以看成是由許多點電荷組成的，如果知道帶電體上的電荷分布，根據庫倫定律和平行四邊形定則就可以求出帶電體間的靜電力。【例題4】如圖所示用三根長度相同的絕緣細線將三個帶電小球連接后懸掛在空中。三個帶電小球質量相等，A球帶負電，平衡時三根絕緣細線都是直的，但拉力都為零。則（

）A.

B球和C球都帶負電B.

B球帶負電荷，C球帶正電荷C.

B球和C球所帶電量不一定相等

D.

B球和C球所帶電量一定相等【解析】AB選項，B球受重力及A、C對B球的庫侖力而處于平衡狀態，則A與C球對B球的庫侖力的合力應與重力大小相等，方向相反；庫侖力的方向只能沿兩電荷的連線方向，說明A對B的庫侖力應指向A，C對B的作用力應指向B