第5讲 电荷与库仑力

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1、第5讲电荷库仑定律基础过关一、电荷的基本性质1．自然界中只有两种电荷：正电荷与负电荷.2．电荷间通过电场发生相www.ks5u.com互作用，即电荷电场电荷.同种电荷相斥，异种电荷相吸.同种电荷在一起互相加强，异种电荷在一起互相减弱.二、物体带电的实质及方式1．物体由原子组成，原子由原子核和核外电子构成.原子核带正电，电子带负电.若物体带有等量的正负电荷，则对外表现为不带电的状态，即呈电中www.ks5u.com性.呈电中性的物体失去电子带正电，得到电子带负电，物体带电的实质是电子的得失.2．物体带电的三种方式：摩擦起电，感应起电和接触带电.3．由带电实质可知，物体带电量是不连续的，总是电

2、子电量的整数www.ks5u.com倍，即Q=nee=1.6×10－19C称为元电荷.三、库仑定律1．内容：在真空中两个点电荷间作用力跟它们的电量乘积成正比，跟它们之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上.2．公式：www.ks5u.com式中表示静电力（库仑力Q1、Q2是两点电荷的电量；r是点电荷间的距离；式中k为静电力常量k=9.0×109N·m2/C2）3．适用条件：该公式适用：①真空中；②点电荷，点电荷为理想化模型，对任何形状的带电体若它本身的线度跟所研究的空间相比是非常小，则可www.ks5u.com不考虑其形状大小，把它视为点电荷.考点突破一、两种电荷、电荷守恒1．两

3、种电荷：自然界中存在两种电荷，即正电荷www.ks5u.com和负电荷.起电的方法：（1）摩擦起电：用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带负电荷.（2）感应起电：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电，这种现象叫做静电感应，利用静电感应使物体带电，叫做感应起电.（3）接触带电：两www.ks5u.com个完全相同的金属球相接触后有等分净电荷的特性.净电荷即发生同种电荷的叠加，异种电荷的中和之后，剩余的电荷量.方法梳理一、库仑定律的应用1．计算题中电荷量www.ks5u.com均取绝对值，相互作用力的方向根据同种电荷相斥，异种电荷相吸引定性判断.2．库仑定律只适于真空中两个点

4、电荷的相互作用，但两个均匀带电球体相距较远时，也可视为点电荷，r应指两球体的球心距离，当r→04时，电荷不能看成www.ks5u.com点电荷，库仑定律不再适用.二、处理重力的方法1．对电子、质子、粒子等微观粒子，由于F静>>F万，计算如无特殊说明，一般均忽略万有引力的影响.2．对带电小球、www.ks5u.com带电油滴、带电尘埃等“宏观”物体，计算如无特殊说明，一般要考虑重力.3．题目中涉及关于重力平衡问题，必须考虑重力.三、自由点电荷共线平衡问题例已知www.ks5u.com真空中的两个自由点电荷A和B,,,相距L如图1所示。若在直线AB上放一自由电荷C,让A、B、C都处于平衡状态，

5、则对C的放置位置、电性、电量有什么要求？图1AB解析：此问www.ks5u.com题属于力学的平衡问题，每个点电荷都处于另外两个点电荷的电场中，都符合。找出点电荷A、B的合场强为零的点放C，根据题中A、B的电性可www.ks5u.com知的点必定在A、B外侧，再根据，结合A、B的电量得出的点必定在B的外侧靠近电量较小的B。LX图2ABC设C的带电量,距B的距离为X，如图2所示对C：代入数据解得X=2L因为约去www.ks5u.com，所以对于C只要放的位置符合它就可以平衡，A、B要平衡就得对C电性、电量有要求。C若带负电A、B都不能平衡，故C带正电。对B：代入数据解得Q=9QABC此题也可

6、以对A和B或者A和C列出二个力的平衡等式，解答结果一样。实质是三个物体共受3对相互作www.ks5u.com用力，根据平衡条件和牛FCAFBAFABFCBFBCFAC顿第三定律可以由“二平衡”推出“三平衡’，即“六力三平衡”，如图3所示。图3小结：由此题我们可以得出三自由点电荷共线平衡问题有如下特点①三自由点电荷电性必为“两同一异”。若三者均带同种电荷，无论怎么放，外侧点电荷都不可能平衡。②异种电荷必www.ks5u.com放中间。若异种电荷B放外侧，它本身不可能平衡。③放在内侧的异种电荷B电量最小。因为若QB>QC，则FBA>FCa，A不能平衡。若QB>QA，则FBC>FAC，C不能平衡

7、。4即共线平衡www.ks5u.com的三个自由电荷，电性是“两侧同，中间异”，电量是“夹小”—指中间电荷电量最小，“靠小”—指中间电荷靠近电量较小的电荷。四、三自由点电荷共www.ks5u.com线不平衡（具有共同的加速度）问题例质量均为m的三个小球A、B、C放置在光滑的绝缘水平面的同一直线上，彼此相隔L。A球带电量，，若在小球C上外加一个水平向右的恒力F，如图4所示，要使三球间距始终www.ks5u.com保持L运动