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1、第二节 点电荷间的相互作用一、点电荷一、点电荷 在研究带电体间的相互作用时，如果在研究带电体间的相互作用时，如果带电体带电体本身本身的线度的线度远小于远小于它们之间的它们之间的距离距离。 带电体本身的带电体本身的大小大小，对我们所讨论的问，对我们所讨论的问题题影响甚小影响甚小，相对来说可把带电体视为一几，相对来说可把带电体视为一几何点，并称它为点电荷。何点，并称它为点电荷。1 1、点电荷、点电荷: :一种可以忽略其形状大小的带电体。一种可以忽略其形状大小的带电体。 2 2、可看作点电荷的条件：、可看作点电荷的条件：带电体本身的线度带电体本身的线度到其它带电体的距离到其它带电体的距离 3 3、点
2、电荷是实际带电体在一定条件下、点电荷是实际带电体在一定条件下的的抽象抽象，是为了简化某些问题的讨论，是为了简化某些问题的讨论而引进的一个而引进的一个理想化的模型理想化的模型。 4 4、点电荷本身的线度不一定很小，它、点电荷本身的线度不一定很小，它所带的电量也可以很大。所带的电量也可以很大。 点电荷这个概念与力学中的点电荷这个概念与力学中的“质点质点”类似。类似。 课堂训练课堂训练1、关于点电荷的下列说法中正确的是、关于点电荷的下列说法中正确的是（ ） A .真正的点电荷是不存在的真正的点电荷是不存在的 B .点电荷是一种理想模型点电荷是一种理想模型 C .足够小的电荷就是点电荷足够小的电荷就是
3、点电荷 D .一个带电体能否看成点电荷，不是看它一个带电体能否看成点电荷，不是看它的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研的尺寸大小，而是看它的形状和大小对所研究的问题的影响是否可以忽略不计究的问题的影响是否可以忽略不计A B D A B D 同种电荷相互排斥同种电荷相互排斥异种电荷相互吸引异种电荷相互吸引 既然电荷之间存在相互作用，那么电荷既然电荷之间存在相互作用，那么电荷之间相互作用力的大小决定于那些因素呢？之间相互作用力的大小决定于那些因素呢？猜想猜想1 1、可能跟电荷电量有关、可能跟电荷电量有关2 2、可能与两个电荷间的距离有关、可能与两个电荷间的距离有关探究影响电荷间相互作用力的因素探
4、究影响电荷间相互作用力的因素库仑定律演示2实验表明：实验表明：电荷之间的作用力电荷之间的作用力F F（1 1）随距离）随距离r r的增大而减少的增大而减少 （2 2）随电荷量的增大而增大）随电荷量的增大而增大 库仑库仑(Charlse-Augustin de Coulomb (Charlse-Augustin de Coulomb 1736-1806)1736-1806)， 法国工程师、物理学家。法国工程师、物理学家。17361736年年6 6月月1414日日生于法国昂古莱姆。生于法国昂古莱姆。18061806年年8 8月月2323日在巴黎日在巴黎逝世。早年就读于美西也尔工程学校。离逝世。早年
5、就读于美西也尔工程学校。离开学校后，进入皇家军事工程队当工程师开学校后，进入皇家军事工程队当工程师法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到法国大革命时期，库仑辞去一切职务，到布卢瓦力于科学研究。法皇执政统治期间，布卢瓦力于科学研究。法皇执政统治期间，回到巴黎成为新建的研究院成员。回到巴黎成为新建的研究院成员。库库 仑仑 简简 介介 库仑库仑 (Charlse-Augustin (Charlse-Augustin de Coulomb 1736-de Coulomb 1736-1806)1806)库库 仑仑 定定 律律1 1、内容：、内容：在真空中在真空中，两个静止，两个静止点电荷点电荷之间相之间相
6、互作用力的大小，跟它们的电荷量的乘积成正互作用力的大小，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，作用力的比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。方向在它们的连线上。+q1q2rF1F22.表达式：122q qFkr 其中其中K K叫叫静电力常量静电力常量：k=9.0k=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2 1.1.真空中；真空中； 2.2.静止的点电荷静止的点电荷. . 3 3、一般情况下，在空气中也适用、一般情况下，在空气中也适用 电荷间相互作用力叫做电荷间相互作用力叫做静电力静电力或或库仑库仑力力.3 3、适用范围、适用范围: :异种电荷异种
7、电荷4 4、库仑力的方向、库仑力的方向同种电荷同种电荷：在它们的连线上。：在它们的连线上。问题思考： 公式 中Q1Q2是否带正负号？ 不带负号，Q1Q2应指物体所带电荷量的绝对值，因为通过 仅是计算F 的大小，方向要另外说明。库库 仑仑 扭扭 秤秤 实实 验验2.2.实验原理：实验原理：怎样处理距离怎样处理距离r r与与作用力作用力F F的关系的关系? ?怎样处理电荷量怎样处理电荷量 q q 与作用力与作用力F F的关系的关系? ?间接的方法间接的方法转化的思想转化的思想1.基本结构基本结构库库 仑仑 扭扭 秤秤 实实 验验 分析：分析：如图所示，用如图所示，用“+ +” “”号表号表示电荷的
8、正负。根据牛顿第三定律，电示电荷的正负。根据牛顿第三定律，电荷荷q q 1 1 、q q 2 2 之间的作用力之间的作用力F F1 1 和和 F F2 2 是是大小相等，方向相反。大小相等，方向相反。例例2:2:在真空中有两个相距在真空中有两个相距 0.3 m0.3 m的点电的点电荷，所带的电荷量分别是荷，所带的电荷量分别是 2 21010-8-8 C C 和和-4-41010-8-8 C C 。 求每个电荷受到的静求每个电荷受到的静电力有多大，是引力还是斥力？电力有多大，是引力还是斥力？+q1q2rF1F2 解：正、负电荷之间的相互作用力为吸解：正、负电荷之间的相互作用力为吸引力，大小为引力
9、，大小为 小结：小结：在应用库仑定律求电荷间的相在应用库仑定律求电荷间的相互作用力时，电荷量的正负号不要代入公互作用力时，电荷量的正负号不要代入公式进行计算，只用它们的绝对值进行计算式进行计算，只用它们的绝对值进行计算，方向另外说明。，方向另外说明。22121rqqkFF N3 . 0104102100 . 92889 N100 . 85 课堂训练课堂训练2 2、下列说法中正确的是、下列说法中正确的是( )( )A .A .点电荷就是体积很小的电荷点电荷就是体积很小的电荷B .B .点电荷就是体积和带电量都很小点电荷就是体积和带电量都很小 的带电体的带电体C .C .根据根据 可知，当可知，当
10、r 0 r 0 时，时，F F D .D .静电力常量的数值是由实验得到的静电力常量的数值是由实验得到的122q qFkr D D 3 3、 三个相同的金属小球三个相同的金属小球a a、b b和和c c，原来，原来c c不不带电，而带电，而a a和和b b带等量异种电荷，相隔一定带等量异种电荷，相隔一定距离放置，距离放置，a a、b b之间的静电力为之间的静电力为F F 。现将。现将c c球分别与球分别与a a、b b接触后拿开，则接触后拿开，则a a、b b之间的之间的静电力将变为（静电力将变为（ ）。）。 A AF/2 BF/2 BF/4 F/4 C CF/8 DF/8 D3F/83F/8
11、B B4 4、两个半径为、两个半径为0.3m0.3m的金属球，球心相的金属球，球心相距距1.0m1.0m放置，当他们都带放置，当他们都带1.51.510105 5 C C的正电时，相互作用力为的正电时，相互作用力为F F1 1 ，当它们，当它们分别带分别带+1.5+1.510105 5 C C和和1.51.510105 5 C C的的电量时，相互作用力为电量时，相互作用力为F F2 2 , , 则（则（ ） A AF F1 1 = F = F2 2 B BF F1 1 F F2 2 C CF F1 1 F F2 2 D D无法判断无法判断 A A小小 结结1 1、库仑定律内容：真空中两个点电荷
12、之间相互作用、库仑定律内容：真空中两个点电荷之间相互作用的电力的电力, ,跟它们的电荷量的乘积成正比跟它们的电荷量的乘积成正比, ,跟它们的距离跟它们的距离的二次方成反比的二次方成反比, ,作用力的方向在它们的连线上作用力的方向在它们的连线上. .2 2、公式：、公式：3 3、适用条件：、适用条件： 真空真空 静止的点电荷静止的点电荷4 4、点电荷：是一种理想模型、点电荷：是一种理想模型. .当带电体的线度比起相当带电体的线度比起相互作用的距离小很多时互作用的距离小很多时, ,带电体可视为点电荷带电体可视为点电荷. .k=9.0k=9.010109 9NNmm2 2/C/C2 2作 业 1.
13、真空中有两个点电荷，它们相距真空中有两个点电荷，它们相距0.05 m时，相互吸引力为时，相互吸引力为0.08 N；它们相距；它们相距 0.10 m时时, 相互吸引力又是多少相互吸引力又是多少?2 .真空中有三个三个点电荷真空中有三个三个点电荷,它们固定在边长它们固定在边长为为50cm 的等边三角形的三个顶点上的等边三角形的三个顶点上,每个每个点电荷都是点电荷都是2106C ,求它们的库仑力求它们的库仑力.3. 在真空中，一个电荷量为在真空中，一个电荷量为 2.0109 C 的的点电荷点电荷 q ，受到另一个点电荷，受到另一个点电荷Q 的吸引力的吸引力为为 8.110-3 N, q 与与Q 间的
14、距离为间的距离为 0.1 m , 求求Q 的电荷量。的电荷量。 1. 1. 真空中有两个点电荷，它们相真空中有两个点电荷，它们相距距0.05 m0.05 m时，相互吸引力为时，相互吸引力为0.08 N0.08 N；它们相距它们相距 0.10 m0.10 m时时, , 相互吸引力又是相互吸引力又是多少多少? ? 解：根据库仑定律得解：根据库仑定律得,21211rqqkF 22212rqqkF 12212)(=FrrF 作业作业N02. 0=N08. 0)10. 005. 0(=2 2. 2. 在真空中，一个电荷量为在真空中，一个电荷量为 2.02.010109 9 C C 的点电荷的点电荷 q q ，受到另一个点电荷，受到另一个点电荷Q Q 的吸的吸引力为引力为 8.18.11010-3-3 N, N, q q 与与Q Q 间的距离为间的距离为 0.1 m , 0.1 m , 求求Q Q 的电荷量。的电荷量。qkrFQ2 C100 . 2100 . 91 . 0101 . 89923 C105 . 46
