1、第一章静电场第一章静电场 第第2节库节库 仑仑 定定 律律 栏目链接栏目链接库仑与库仑定律的建立库仑与库仑定律的建立库仑库仑1736年年6月月14日生于法国昂古莱姆，青少年时期就受日生于法国昂古莱姆，青少年时期就受到了良好的教育他后来到巴黎军事工程学院学习，离开学校到了良好的教育他后来到巴黎军事工程学院学习，离开学校后，进入西印度马提尼克皇家工程公司工作工作了后，进入西印度马提尼克皇家工程公司工作工作了18年以后，年以后，他又在埃克斯岛瑟堡等地服役这时库仑就已开始从事科学研他又在埃克斯岛瑟堡等地服役这时库仑就已开始从事科学研究工作，他把主要精力放在研究工程力学和静力学问题上究工作，他把主要精力
2、放在研究工程力学和静力学问题上 栏目链接栏目链接库仑在军队里从事了多年的军事建筑工作，为他库仑在军队里从事了多年的军事建筑工作，为他1773年年发表有关材料强度的论文积累了材料在这篇论文里，库仑发表有关材料强度的论文积累了材料在这篇论文里，库仑提出了计算物体上应力和应力分布的方法，这种方法成了结提出了计算物体上应力和应力分布的方法，这种方法成了结构工程的理论基础，一直沿用到现在构工程的理论基础，一直沿用到现在 栏目链接栏目链接1777年法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的磁针年法国科学院悬赏，征求改良航海指南针中的磁针的方法库仑认为磁针支架在轴上，必然会带来摩擦，要改的方法库仑认为磁针支架在
3、轴上，必然会带来摩擦，要改良磁针，必须从这个根本问题着手他提出用细头发丝或丝良磁针，必须从这个根本问题着手他提出用细头发丝或丝线悬挂磁针同时他对磁力进行深入细致的研究，特别注意线悬挂磁针同时他对磁力进行深入细致的研究，特别注意了温度对磁体性质的影响他又发现线扭转时的扭力和针转了温度对磁体性质的影响他又发现线扭转时的扭力和针转过的角度成比例关系，从而可利用这种装置算出静电力或磁过的角度成比例关系，从而可利用这种装置算出静电力或磁力的大小据此他发明了扭秤，扭秤能以极高的精度测出非力的大小据此他发明了扭秤，扭秤能以极高的精度测出非常小的力由于成功地设计了新的指南针结构以及在研究普常小的力由于成功地设
4、计了新的指南针结构以及在研究普通机械理论方面做出的贡献，通机械理论方面做出的贡献，1782年，他当选为法国科学院年，他当选为法国科学院院士院士 栏目链接栏目链接为了保持较好的科学实验条件，他仍在军队中服务，但他的名为了保持较好的科学实验条件，他仍在军队中服务，但他的名字在科学界已为人所共知字在科学界已为人所共知 库仑在库仑在1785年到年到1789年之间，通过精密的实验对电荷间的年之间，通过精密的实验对电荷间的作用力做了一系列的研究，连续在皇家科学院备忘录中发表了作用力做了一系列的研究，连续在皇家科学院备忘录中发表了很多相关的文章很多相关的文章 1785年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著
5、名的库年，库仑用自己发明的扭秤建立了静电学中著名的库仑定律仑定律 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接1库仑是库仑是_国物理学家，库仑定律内容：国物理学家，库仑定律内容：_两个静止两个静止_之间的相互作用力，跟它们的之间的相互作用力，跟它们的电荷量的乘积成电荷量的乘积成_，跟它们的距离的二次方成，跟它们的距离的二次方成_，作用力的方向在它们的作用力的方向在它们的_上上2库仑定律公式：库仑定律公式：_.静电力常量静电力常量k_Nm2/C2.3库仑定律适用条件：库仑定律适用条件：_两个静止两个静止_之间的之间的相互作用力相互作用力 栏目链接栏目链接法法真空中真空中点电荷点电荷正比正比反比反比连线连线
6、9.0109真空中真空中点电荷点电荷4点电荷：带电体间的点电荷：带电体间的_比它们自身的比它们自身的_大得多，以至其形状、大小及电荷分布状况对相互大得多，以至其形状、大小及电荷分布状况对相互作用力的影响可以作用力的影响可以_5两个电荷之间的相互作用力，是作用力与反作用力，两个电荷之间的相互作用力，是作用力与反作用力，遵循牛顿遵循牛顿_定律定律 栏目链接栏目链接距离距离大小大小忽略忽略第三第三6实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电荷的存在而改变因此，两个或两个以上的点电荷对某一个荷的存在而改变因此，两个或两个以上的点电荷对某一个电荷的作用力
7、电荷的作用力_各个点电荷对这个电荷的作用力的各个点电荷对这个电荷的作用力的_7 如 果 知 道 带 电 体 上 的 电 荷 分 布，根 据 如 果 知 道 带 电 体 上 的 电 荷 分 布，根 据_，就可以求出带电体间的静电力的大，就可以求出带电体间的静电力的大小和方向小和方向 栏目链接栏目链接等于等于矢量和矢量和库仑定律和力的合成法则库仑定律和力的合成法则 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接一、库仑定律一、库仑定律1决定电荷间相互作用的因素决定电荷间相互作用的因素(1)两电荷间距离：电荷间相互作用力随电荷间距离的增大两电荷间距离：电荷间相互作用力随电荷间距离的增大而减小而减小(2)电荷量：
8、电荷间相互作用力随电荷量的增大而增大电荷量：电荷间相互作用力随电荷量的增大而增大 栏目链接栏目链接2库仑定律的内容库仑定律的内容真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小，与真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小，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这一规律称为库仑定比；作用力的方向在它们的连线上这一规律称为库仑定律律 栏目链接栏目链接3 3对库仑定律的三点理解对库仑定律的三点理解(1)(1)电荷间的相互作用力称为静电力或库仑力电荷间的相互作用力称为静电力或库仑力(2)(2)库仑定律适用于真空中
9、两个静止的点电荷，在空库仑定律适用于真空中两个静止的点电荷，在空气中也近似成立气中也近似成立(3)(3)空间中有多个电荷时，某电荷受的静电力是其他空间中有多个电荷时，某电荷受的静电力是其他所有电荷单独对其作用的静电力的矢量和所有电荷单独对其作用的静电力的矢量和 栏目链接栏目链接4库仑定律的适用范围库仑定律的适用范围(1)库仑定律适用于真空中两个静止的点电荷，或均匀带库仑定律适用于真空中两个静止的点电荷，或均匀带电球体和均匀带电球层电球体和均匀带电球层(2)库仑力在库仑力在r10151011 m的范围内有效所以，不能的范围内有效所以，不能根据公式错误地推论当根据公式错误地推论当r0时，时，F.其
10、实，在这样的条件其实，在这样的条件下，两个带电体也已经不能再看作点电荷下，两个带电体也已经不能再看作点电荷(3)对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集于球对于两个均匀带电绝缘球体，可将其视为电荷集于球心的点电荷，心的点电荷，r为两球心之间的距离；对两个带电金属球，要为两球心之间的距离；对两个带电金属球，要考虑金属表面电荷的重新分布考虑金属表面电荷的重新分布 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接二、点电荷二、点电荷1点电荷点电荷当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至带当带电体间的距离比它们自身的
11、大小大得多，以至带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间相互作用力的影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看做带电的点，影响可以忽略不计时，这样的带电体就可以看做带电的点，叫做点电荷叫做点电荷 栏目链接栏目链接2对点电荷的两点理解对点电荷的两点理解(1)点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化模型，类似于力学中的质点，实际中并不存在类似于力学中的质点，实际中并不存在(2)一个带电体能否看做点电荷，是相对于具体问题而言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确定例
12、如，一个半径为的，不能单凭其大小和形状确定例如，一个半径为10 cm的的带电圆盘，如果考虑它和带电圆盘，如果考虑它和10 m处某个电子的作用力，就完全处某个电子的作用力，就完全可以把它看做点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有可以把它看做点电荷，而如果这个电子离带电圆盘只有1 mm，那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面那么这一带电圆盘又相当于一个无限大的带电平面 栏目链接栏目链接例例2 2如右图所示，两个质量均为如右图所示，两个质量均为m的完全相同的金属的完全相同的金属球壳球壳a和和b，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于，其壳层的厚度和质量分布均匀，将它们固定于绝缘支座上，两球心间
13、的距离绝缘支座上，两球心间的距离l为球半径的为球半径的3倍若使它们带倍若使它们带上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为上等量异种电荷，使其电荷量的绝对值均为Q，那么关于，那么关于a、b两球之间的万有引力两球之间的万有引力F引引和库仑力和库仑力F库库的表达式正确的是的表达式正确的是()栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移2下列关于点电荷的说法中，正确的是下列关于点电荷的说法中，正确的是()A体积大的带电体一定不是点电荷体积大的带电体一定不是点电荷B当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可当两个带电体的形状对它们间相互作用力的影响可忽略时，
14、这两个带电体可看做点电荷忽略时，这两个带电体可看做点电荷C点电荷就是体积足够小的电荷点电荷就是体积足够小的电荷D点电荷是电荷量和体积都很小的带电体点电荷是电荷量和体积都很小的带电体 栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接三、库仑定律的综合应用三、库仑定律的综合应用 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接例例3 3如图所示，把质量为如图所示，把质量为0.2 g的带电小球的带电小球A用丝线吊起，用丝线吊起，若将带电量为若将带电量为4108 C的小球的小球B靠近它，当两小球在同一高靠近它，当两小球在同一高度相距度相距3 cm时，丝线与竖直夹角为时，丝线与竖直夹角为45，此时小球，此时小球
15、B受到的库受到的库仑力仑力F多大，小球多大，小球A带的电量带的电量q为多少为多少(k9.0109 Nm2/C2)栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移3如下图所示，如下图所示，q1、q2、q3分别表示在一条直线上的三个分别表示在一条直线上的三个点电荷，已知点电荷，已知q1与与q2之间的距离为之间的距离为l1，q2与与q3之间的距离为之间的距离为l2，且每个电荷都处于平衡状态且每个电荷都处于平衡状态 栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移(1)如果如果q2为正电荷，则为正电荷，则q1为为_电荷，电荷，q3为为_电荷电荷(2)q1、q2、q3三者电荷量大小之比是三者电荷量大小之比是_.栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接 栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移 栏目链接栏目链接变变 式式迁迁 移移
