库仑定律-ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,库仑定律,库仑定律,一,点电荷,:,当实际带电体的大小,远小于,它们之间的距离,以致带电体的形状,大小及电荷分布情况对它们之间作用力的影响可以,忽略,时,可近似看做点电荷,它是一种理想化模型,.,一点电荷:当实际带电体的大小远小于它们之间的距离,以致带电,二,库仑定律,1.,内容,:,真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们电荷量的乘积成,正比,与它们距离的二次方成,反比,作用力的方向在它们的连线上,.,2.,表达式 式中,k,叫做静电力常量,k,的数值是,9.010,9,N,m,2,/C,2,二库仑定律,三,静电力的叠加原理,对两个以上的点电荷,两个点电荷间的作用力不受其他电荷的影响,其中每一个电荷所受的总的静电力,等于其他电荷单独存在时对该点电荷的作用力的,矢量和,.,三静电力的叠加原理,知识梳理图,知识梳理图,一,点电荷,1.,点电荷是只有电荷量,没有大小,形状的理想化的模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在,.,2.,条件,:,如果带电体之间的距离比它们的自身大小大得多,以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小,就可以忽略形状,大小等次要因素,只保留对问题有关键作用的电荷量,这样的处理会使问题大为简化,对结果又没有太大的影响,因此物理学上经常用到此法,.,一点电荷,3.,一个带电体能否看做点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单凭其大小和形状,.,如,:,一个半径,10 cm,的带电圆盘,如果考虑它和,10 m,处某个电子的作用力,就完全可以把圆盘看做点电荷,;,而如果这个电子离圆盘,1 mm,那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面,.,3.一个带电体能否看做点电荷,是相对于具体问题而言的,不能单,二,库仑定律,1.,内容,:,真空中两个点电荷之间的相互作用力的大小,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比,作用力的方向沿着它们的连线,.,2.,公式,:,库仑力,(,静电力,),的大小 其中,静电力常量,k=9.010,9,N,m,2,/C,2,.,二库仑定律,3.,方向,:,在两点电荷的连线上,同种电荷相斥,异种电荷相吸,.,4.,适用范围,:,适用于真空中两个点电荷间的相互作用,对于不能看成点电荷的带电体不能直接应用库仑定律求解,但我们可以用一组点电荷来代替实际的带电体,从而完成问题的求解,.,当两个电荷均静止或只有其中一个电荷运动时,库仑定律适用,或两点电荷运动速度不大的情况下,库仑定律也是适用的,.,如果两电荷运动速度较大,库仑定律就不再适用,所以我们说库仑力为静电力,.,3.方向:在两点电荷的连线上,同种电荷相斥,异种电荷相吸.,5.,当多个带电体同时存在时,每一个带电体间的库仑力仍遵守库仑定律,某一带正电体同时受到多个库仑力作用时,可以利用矢量求合的方法求出合力,.,6.,库仑定律表明,库仑力与距离是平方反比关系,这与万有引力十分相似,虽然目前尚不清楚两者是否存在内在联系,但利用这一相似性,借助于类比方法,人们完成了许多问题的求解,.,5.当多个带电体同时存在时,每一个带电体间的库仑力仍遵守库仑,7.,应用库仑定律解题应注意的问题,在理解库仑定律时,有人根据公式 设想当,r0,时得出,F,的结论,从数学角度分析是正确的,但从物理角度分析,这一结论是错误的,错误的原因是,:,当,r0,时两个电荷已失去了作为点电荷的前提条件,何况实际电荷都有一定大小,根本不会出现,r=0,的情况,也就是当,r0,时不能用库仑定律计算两点电荷间的相互作用力,.,7.应用库仑定律解题应注意的问题,可将计算库仑力大小和判断方向两者分别进行,即用公式计算库仑力大小时,不必将表示,Q,1,Q,2,的带电性质的正,负号代入公式,只将其电荷量的绝对值代入公式中从而算出力的大小,力的方向再根据同种电荷相互排斥,异种电荷互相吸引加以判断,也可将,Q,1,Q,2,带符号运算,F,为,“,+,”,表示斥力,F,为,“,-,”,表示引力,.,可将计算库仑力大小和判断方向两者分别进行,即用公式计算库仑,三,库仑定律的应用,1.,在同一条直线上三个自由点电荷只受库仑力的平衡规律,例,:ab,两个点电荷,相距,40 cm,电荷量分别为,q,1,和,q,2,且,q,1,=9q,2,都是正电荷,;,现引入点电荷,c,这时,abc,三个电荷都恰好处于平衡状态,.,试问,:,点电荷,c,的性质是什么,电荷量多大,?,它放在什么地方,?,分析,:,点电荷,c,应为负电荷,否则三个正电荷相互排斥,永远不可能平衡,.,三库仑定律的应用,由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用,三个点电荷只有处在同一条直线上,且,c,在,ab,之间才有可能都平衡,.,设,c,与,a,相距,x,则,cb,相距,(0.4-x),如果点电荷,c,的电荷量为,q,3,根据二力平衡原理可列平衡方程,:,由于每一个电荷都受另外两个电荷的作用,三个点电荷只有处在同一,显见,上述三个方程实际上只有两个是独立的,解这些方程,可得有意义的解,:,x=30 cm(c,在,ab,连线上,与,a,相距,30 cm,与,b,相距,10 cm).,q,3,=q,2,=q,1,即,q,1,:q,2,:q,3,=(q,1,q,2,为正电荷,q,3,为负电荷,).,总结,:,要三个点电荷受库仑力平衡,则三个点电荷一定在一条直线上,且同种电荷在两边,中间为异种电荷,中间电荷电量最小,旁边与中间的距离近,电量应小,距离远电量应大,可简单记为,“,同夹异,大夹小,近小远大,”,.,显见,上述三个方程实际上只有两个是独立的,解这些方程,可得有,2.,库仑定律与力学综合,库仑定律给出了两个点电荷作用力的大小及方向,库仑定律毕竟也是一种力,同样遵从力的合成与分解的法则,遵从牛顿定律等力学基本规律,动能定理,共点力平衡等力学知识和方法,在本章一样适用,这就是电学问题,力学方法,.,2.库仑定律与力学综合,典例分析,一,对库仑定律适用条件的理解,例,1:,两个半径为,R,的带电球所带电荷量分别为,q,1,和,q,2,当两球心相距,3R,时,相互作用的静电力大小为,(),典例分析,解析,:,因为两球心距离不比球的半径大很多,所以不能看做点电荷,必须考虑电荷在球上的实际分布,.,当,q,1,q,2,是同种电荷时,相互排斥,分布于最远的两侧,电荷中心距离大于,3R;,当,q,1,q,2,是异种电荷时,相互吸引,分布于最近的一侧,电荷中心距离小于,3R,如下图,(a)(b,所示,.,所以静电力可能小于 也可能大于 所以,D,选项正确,.,解析:因为两球心距离不比球的半径大很多,所以不能看做点电荷,答案,:D,答案:D,名师点拨,:,库仑定律反映真空中静止点电荷间静电力的规律,但带电体看成点电荷是有条件的,应首先明确带电体是否可看做电荷量集中于球心的点电荷,然后分析带电情况,再根据库仑定律进行有关判断,.,名师点拨:库仑定律反映真空中静止点电荷间静电力的规律,但带电,二,库仑定律公式的应用,例,2:,如右图所示,半径相同的两个金属小球,AB,带有电荷量相等的电荷,(,可视作点电荷,),相隔一定距离,两球之间的相互吸引力的大小是,F,今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与,AB,两球接触后移开,这时,AB,两球之间的相互作用力为,(),二库仑定律公式的应用,A.,吸引力,B.,吸引力,C.,排斥力,D.,排斥力,A.吸引力,解析,:,因,AB,间有吸引力,故,AB,带异种电荷,设,A,的电荷量,q,A,=+Q,则,B,的电荷量,q,B,=-Q,又,C,不带电,它与,A,接触后,q,c,=q,A,=,再与,B,接触,q,c,=q,B,根据库仑定律,F=,所以,F,答案,:A,解析:因AB间有吸引力,故AB带异种电荷,设A的电荷量q,名师点拨,:,两个完全相同的带电体,相互接触后电荷量中和后,剩余的净电荷平均分配,然后再根据库仑定律解决相关问题,.,名师点拨:两个完全相同的带电体,相互接触后电荷量中和后,剩余,三,静电力作用下物体的平衡问题,例,3:,如右图所示,质量均为,m,的三个带电小球,ABC,放在光滑绝缘的水平面上,彼此相距均为,L,AB,球带正电,电荷量分别为,q,A,=8q,q,B,=q,若在,C,球上加一个水平向右的恒力,F,使,ABC,三球始终保持,L,的间距运动,求力,F,的大小和,C,球的带电荷量,.,三静电力作用下物体的平衡问题,解析,:,因三球距离一定,相对静止,故三球时刻具有相同的加速度,因,AB,带正电,只有,C,带负电,才能使,A,合外力向右,因三个物体的加速度向右,设,C,球带电荷量为,q,C,.,对三个小球,ABC,由牛顿第二定律,F=3ma,解析:因三球距离一定,相对静止,故三球时刻具有相同的加速度,库仑定律-ppt课件,名师点拨,:,带电体之间存在库仑力的作用,与力学中解决问题的方法是相同的,此题是力学中牛顿定律的问题中连结体问题,用隔离法和整体法来处理,.,名师点拨:带电体之间存在库仑力的作用,与力学中解决问题的方法,