第2节 库仑定律
1.了解点电荷、静电力内容. 2.掌握库仑定律的内容和条件. 3.理解库仑扭秤实验原理.
4.掌握库仑力叠加、平衡原理.
一、探究影响电荷间相互作用力的因素
1.实验结论:电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大,随着距离的增大而减小.
2.猜想:带电体之间的作用力与它们电荷量的乘积成正比,与它们之间距离的二次方成反比.
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,与它们的电荷量的乘积成正比,与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.
2.公式:F=k,其中k=9.0×109 N·m2/C2,叫做静电力常量.
3.适用条件:(1)在真空中;(2)静止点电荷.
4.点电荷:当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体就可以看成带电的点,叫做点电荷.
三、库仑的实验
1.库仑扭秤实验是通过悬丝扭转的角度比较静电力F大小的.实验结果发现静电力F与距离r的平方成反比.
2.库仑在实验中为研究F与q的关系,采用的是用两个完全相同的金属小球接触,电荷量平分的方法,发现F与q1和q2的乘积成正比.
3.静电力叠加原理:对于两个以上的点电荷,两个电荷间的作用力不因第三个点电荷的存在而有所改变.其中每一个点电荷所受的总的静电力,等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和.
判一判 (1)两电荷的带电量越大,它们间的静电力就越大.( )
(2)两电荷的带电量一定时,电荷间的距离越小,它们间的静电力就越大.( )
(3)很小的带电体就是点电荷.( )
提示:(1)×.电荷间的距离一定时,两电荷的带电量越大,它们间的静电力才越大.
(2)×.
(3)×.点电荷是一种物理模型,是对实际带电体的抽象概括,实际中并不存在点电荷,但当带电体的大小形状可以忽略时,实际物体可以视为点电荷.
想一想 用干
燥的纤维布分别与两张薄塑料片摩擦一下,然后将两张塑料片靠近会发现它们相互排斥,分析一下这其中的物理道理.
提示:两张薄塑料片与纤维布发生摩擦,摩擦后带上同种电荷,由于同种电荷相斥,所以表现为两张塑料片靠近时相互排斥.
做一做 如图所示
的实验装置为库仑扭秤.细银丝的下端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个带电的金属小球A,另一端有一个不带电的球B,B与A所受的重力平衡,当把另一个带电的金属球C插入容器并使它靠近A时,A和C之间的作用力使悬丝扭转,通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小,便可找到力F与距离r和电荷量q的关系.这一实验中用到了下列哪些方法( )
①微小量放大法 ②极限法 ③控制变量法 ④逐差法
A.①② B.① ③
C.③④ D.② ④
提示:选B.把微弱的库仑力转换放大成可以看得到的扭转角度,并通过扭转角度的大小找出力和距离的关系,是微小量放大法;保持电荷量不变,改变A和C的距离可得到F和r的关系,保持A和C的距离不变,改变电荷量q可得到F和q的关系,这是控制变量法.故选项B正确.