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文檔簡介

1、第八章第八章 電場電場B1 電荷的相互作用電荷的相互作用 庫侖定律庫侖定律一一. .影響影響電荷之間相互作用力的因素電荷之間相互作用力的因素p猜 想: 與帶電體的電量有關(guān) 與帶電體之間的距離有關(guān) 與帶電體自身的大小及形狀有關(guān) 與帶電體所處的空間物質(zhì)即介質(zhì)有關(guān)p 電荷間的相互作用:電荷間的相互作用:同種電荷相互排斥,異種電荷相同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引,作用力沿著兩電荷的連線?;ノ饔昧ρ刂鴥呻姾傻倪B線。同種電荷同種電荷異種電荷異種電荷p 電荷間的相互作用力的大小與哪些因素有關(guān)呢?探究影響電荷間相互作用力的因素探究影響電荷間相互作用力的因素p 把一個掛在絲線下端的帶電小球把一個掛在絲

2、線下端的帶電小球B靠近靠近帶正電的球體帶正電的球體A,通過觀察小球所處位,通過觀察小球所處位置的變化,可以判斷:置的變化,可以判斷:(1)B球帶球帶_電。電。(2)帶電小球)帶電小球B離帶正電的球體離帶正電的球體A越近,越近,偏角就越偏角就越_。(選填。(選填“大大”或或“小小”)(3)保持小球)保持小球B的位置不變,帶電小球的位置不變,帶電小球B所帶電荷量越多,所帶電荷量越多,偏角就越偏角就越_。(選填。(選填“大大”或或“小小”)結(jié)論:結(jié)論:_.p 這隱約向我們暗示:這隱約向我們暗示: F F與與q q、r r關(guān)系會像萬關(guān)系會像萬有引力那樣嗎?有引力那樣嗎?二、點電荷二、點電荷1、點電荷:

3、當(dāng)帶電體的形狀、大小、電荷分布對電荷間相、點電荷:當(dāng)帶電體的形狀、大小、電荷分布對電荷間相互作用力的影響可以忽略時,帶電體可以看成為帶有電荷互作用力的影響可以忽略時,帶電體可以看成為帶有電荷的點,這樣的帶電體叫做點電荷。的點,這樣的帶電體叫做點電荷。是理想化的物理模型。是理想化的物理模型。帶電體本身的線度遠(yuǎn)小于它們之間的距離帶電體本身的線度遠(yuǎn)小于它們之間的距離2、帶電體可以看作為點電荷的條件:、帶電體可以看作為點電荷的條件:_。dq1q2+-距離距離dd球半徑球半徑r r例題1、關(guān)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.點電荷是一種理想化模型C.足夠小的電荷就是點電荷D

4、.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ABD思考:兩個相距較近的帶電球(或球殼)情況又如何呢?dq1q2+-d221221dqqkdqqkFp 提示:提示:電荷間相互作用力較大,對球體表面的電荷分布電荷間相互作用力較大,對球體表面的電荷分布會產(chǎn)生什么影響?會產(chǎn)生什么影響?三、庫侖定律三、庫侖定律 法國物理學(xué)家?guī)靵鲇诜▏锢韺W(xué)家?guī)靵鲇?7851785年通過年通過扭秤實驗扭秤實驗,定量研究,定量研究了電荷間的相互作用力規(guī)律了電荷間的相互作用力規(guī)律庫侖定律。庫侖定律。刻度盤與刻度盤與指針指針細(xì)銀絲細(xì)銀絲帶電小球帶電小球C帶電小球帶電小

5、球A平衡小球1 1、庫侖定律:、庫侖定律:在真空中在真空中,兩個靜止,兩個靜止點電荷點電荷之間相之間相互作用力的大小,跟它們的互作用力的大小,跟它們的電荷量的乘積成正比電荷量的乘積成正比,跟它們的跟它們的距離的平方成反比距離的平方成反比,作用力的方向在它們,作用力的方向在它們的連線上。的連線上。+q1q2rF1F22 2、公式、公式: :221rqqkF 三、庫侖定律三、庫侖定律k k 叫靜電力常量叫靜電力常量 : 229/CmN100 . 9 kp 物理意義:真空中兩個相距物理意義:真空中兩個相距1m,帶電量各是,帶電量各是1C的靜的靜止點電荷間的相互作用力為止點電荷間的相互作用力為9.01

6、09N。p 注意:注意:(1)使用上述公式時,電荷量使用上述公式時,電荷量Q1、Q2用絕對值代入計算。用絕對值代入計算。(2)適用條件:適用條件:真空中真空中(空氣中近似適用)(空氣中近似適用); 點電荷點電荷理想化模型理想化模型。3、電荷間這種相互作用力叫做、電荷間這種相互作用力叫做靜電力或庫侖力。靜電力或庫侖力。p討論:討論:從庫侖定律的公式看出,當(dāng)兩個電荷間的距離趨近于零時,兩電荷間的作用力將變?yōu)闊o限大,這種說法正確嗎?為什么?221rqqkF 221rqqkF 例題2、兩個半徑為0.3m的金屬球,球心相距1.0m放置,當(dāng)他們都帶1.5105 C的正電時,相互作用力為F1 ,當(dāng)它們分別帶

7、+1.5105 C和1.5105 C的電量時,相互作用力為F2 , 則( ) AF1 = F2 BF1 F2 CF1 F2 D無法判斷 B 例題3、兩個完全相同的金屬小球A、B,A球帶電量為5.0109C,B球帶電量為7.0109C,兩球相距1。問:它們之間的庫侖力有多大?若把它們接觸后放回原處,它們之間的相互作用力為多大? 3.1510-7N910-9N221rqqkF 例題4、真空中有三個點電荷A、B、C,帶電量分別為+q、+q、-q,其排列方式如圖所示,已知A對B的作用力大小為3.03.01010-6-6N N,求:(1)C對B的作用力大??;(2)作用于B上的合力大小。1.210-5N9

8、10-6N221rqqkF 221rqqkF 例題5、三個相同的金屬小球a、b和c,原來c不帶電,而a和b帶等量異種電荷,相隔一定距離放置,a、b之間的靜電力為F ?,F(xiàn)將c球分別與a、b接觸后拿開,則a、b之間的靜電力將變?yōu)椋?) AF/2 BF/4 CF/8 D3F/8C若改為“ a a和和b b帶等量同種電荷帶等量同種電荷”,選( )D例題6、對庫侖定律的理解和應(yīng)用,下列認(rèn)識正確的是( )A.公式適用于計算任何兩個帶電體之間的相互作用力B.由公式可知,當(dāng)r0時,F(xiàn)C.相互作用的兩個點電荷,不論它們的電荷量是否相等,它們之間的庫侖力大小一定相等D.兩個點電荷的電荷量各減為原來的一半,它們之間

9、的距離保持不變,則它們之間的庫侖力減為原來的一半221rqqkF C作業(yè)(一作業(yè)(一)1.學(xué)案導(dǎo)學(xué)第學(xué)案導(dǎo)學(xué)第16頁頁【基礎(chǔ)形成題基礎(chǔ)形成題】例例1 1、例、例2 2;2.學(xué)案導(dǎo)學(xué)學(xué)案導(dǎo)學(xué)第第17頁頁【課后作業(yè)課后作業(yè)】1616例題7、真空中有三個點電荷,它們固定在邊長50 cm的等邊三角形的三個頂點上,每個點電荷都是 +210-6 c,求:Q3所受的庫侖力。解:解:Q3共受共受F1和和F2兩個力的作用,兩個力的作用,Q1=Q2=Q3=Q,相互間的距離,相互間的距離 r 都相同都相同,所以所以F1=F2=K22rQ=22695 . 0102100 . 9N=0.144 N根據(jù)平行四邊形定則,合

10、力是:Q1Q2Q3F2F1FNFF25. 030cos21合力的方向沿Q1與Q2連線的垂直平分線向外.30例題8、AB是一根均勻帶電直棒,C是一帶電小球(球很小可看成點電荷),球正好在直棒的中垂線上,二者相隔一定距離,都帶正電,請你分析直棒對球的作用力方向。OABC【分析】若在棒的中點兩側(cè)各取一小段長度相等的微元,二者電荷相等,到球C的距離相等,則庫侖力大小相等。對兩力正交分解,可以看到:沿棒方向的兩個分力方向相反,互相抵消;沿垂直棒方向的兩個分力方向相同。因此這兩個庫侖力的合力方向垂直棒向右。如此考查中點兩側(cè)每一對微元,則其合力均垂直棒向右。所以,棒對球的作用力垂直于棒。F1F2O例題9、一

11、半徑為R的絕緣球殼上均勻帶有電量為+Q的電荷,另一點量為+q的點電荷放在球心上,分析點電荷受力情況。若在球殼上挖去一個半徑r(rR)的小圓孔,求此時點電荷受力的大小和方向。(已知靜電力常量為k)(1)在球殼上取同一直徑上的兩個對稱的小微元,它們對球心點電荷的作用力等大、反向,相互抵消。因此整個球殼對點電荷的作用力為0.FF(2)當(dāng)挖去一個小圓孔后,與小圓孔對稱的小微元對點電荷的作用力將無法被抵消,其他微元對點電荷的力仍可以抵消。因此,整個球殼對點電荷的作用力就是與小圓孔對稱的微元產(chǎn)生的力.F2 22 22 22 24R4RQ Qr rrr4R4RQ QSSq q4 42 22 22 24R4R

12、r rkqQkqQR Rq qq qk kF F例題10、用絕緣絲線懸掛一質(zhì)量為m的帶電小球B,放置在電荷量為+Q的小球A附近.如圖所示,A、B兩球在同一水平面上相距S,絲線與豎直方向夾角=37o, A、B兩帶電球可看成點電荷。試求(1)絲線拉力(2)A、B兩球之間的靜電力 (3)B球所帶電荷的性質(zhì)(4)B球的電荷量的大+AB 例題11、在一條直線上有兩個相距0.4m的點電荷A、B,A帶電+Q,B帶電-9Q.現(xiàn)引入第三個點電荷C,恰好使三個點電荷處于平衡狀態(tài),問:C應(yīng)帶什么性質(zhì)的電荷?放在何處?所帶電量為多少?0.4mAB+Q-9Q(1)電荷種類:兩同夾異(2)電荷位置:近小遠(yuǎn)大(3)電量大小

13、:兩大夾小經(jīng)驗總結(jié)A與B連線上,A的左側(cè)0.2m處帶負(fù)電qC=9Q/4例題12、在一條直線上有兩個相距0.4m的固定的點電荷A、B,A帶電+Q,B帶電-9Q.現(xiàn)引入第三個點電荷C,若要使C處于平衡狀態(tài),問:C應(yīng)放在何處?對于電荷種類及電量大小有何要求?0.4mAB+Q-9Q此時只需要考慮C的平衡即可,受力分析可知,C應(yīng)在A的左側(cè),而電荷正負(fù)均可。d/2d/2x x3 3x xx xd d可得:可得:x)x)(d(d9kQq9kQqx xkQqkQq2 22 2對于電荷種類及電量沒有要求!例題13、在一條直線上有兩個相距0.4m的固定的點電荷A、B,A帶電+Q,B帶電+9Q.現(xiàn)引入第三個點電荷C

14、,若要使C處于平衡狀態(tài),問:C應(yīng)放在何處?對于電荷種類及電量大小有何要求?0.4mAB+Q+9Q分析可知,C應(yīng)在AB的中間,設(shè)與A的距離為x:d/4d/4x x3 3x xx xd d可得:可得:x)x)(d(d9kQq9kQqx xkQqkQq2 22 2對于電荷種類及電量沒有要求!例題14、兩個大小相同的小球帶有同種電荷(可看作點電荷),質(zhì)量分別為m1、m2 ,電荷量分別為q1、q2,用絕緣絲線懸掛后,因靜電力而使兩懸線張開,分別與豎直方向成夾角1 和2 (1 m2B.m1 q2D.q1 q2m1gFT1T2Fm2g12212211222111tantanmmtantan化簡可得:)2(t

15、an:對)1(tan:對mmgmFmgmFmp 1 m2.由上述分析過程可以看出,夾角與電量大小無關(guān)!例題14、兩個大小相同的小球帶有同種電荷(可看作點電荷),質(zhì)量分別為m1、m2 ,電荷量分別為q1、q2,用絕緣絲線懸掛后,因靜電力而使兩懸線張開,分別與豎直方向成夾角1 和2 (1 m2B.m1 q2D.q1m2,則1 2B.若m1=m2,則1= 2C.若q1 2D.若q1=q2,則1= 2ABO12FABO12m1gm2gm2gm1gT1T2F1212212211sinsinmm兩式相比,可得:)2(sinFsingm球,由正弦定理得:B對)1(sinFsingm球,由正弦定理得:A對選選AB例題15、兩個質(zhì)量分別為m1、m2的小球,各自用長為L的絲線懸掛于同一點,當(dāng)兩球分別帶同種電荷,且電荷量分別為q1、q2時

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