静电力库仑定律共28页

实验原理： A和C之间的作用力使悬丝扭转，扭转 的角度和力的大小有一定的对应关系. 实验方法：控制变量法
二、库仑的实验
1.实验装置：库仑做实验用的装置叫作__库__仑__扭__秤____。如图所示，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使绝缘棒平衡。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。
课堂练习
3 、 如图所示,在绝缘的光滑水平面上,相隔一定距离有两个 带同种电荷的小球,从静止同时释放,则两个小球的加速度和
速度大小随时间变化的情况是( C )
A.速度变大,加速度变大 B.速度变小,加速度变小 C.速度变大,加速度变小 D.速度变小,加速度变大
课堂练习
4 、 如图所示，A、B、C是光滑绝缘水平桌面上位于同一圆周且等间距
课堂练习
2、关于库仑定律,下列说法正确的是( D)
A.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积很小的球体
B.根据库仑定律,当两点电荷间的距离趋近于零时,静电力将趋向无穷 大
C.若点电荷Q1的电荷量大于Q2的电荷量,则Q1对Q2的静电力大于Q2对Q1 的静电力
D.库仑定律和万有引力定律的表达式相似,都是二次方反比定律
1.库仑力是一种性质力，与重力、弹力、摩擦力地位等同。 2.对带电体的受力分析，一定不要忘记画库仑力。 3.库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。 4.库仑力遵守牛顿第三定律，一对库仑力大小相等，方向相反， 作用在同一条直线上。
三、静电力计算
例1、已知氢核的质量是1.67×10-27kg，电子的质量是9.1×10-31kg，在氢原子内 它们之间的最短距离为5.3×10-11m。试比较氢原子中氢核与电子之间的库仑力和万 有引力

突破方法 放大微小力 等倍改变距离 平分电荷量
库仑扭秤
实验的再现
B
实验装置 A
电子秤
游标卡尺
演示实验1 电荷量q不变，探究作用力F与距离r的关系
实验数据与图像：作用力F与距离r 的关系
r/cm 10.00 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 M/g 0.009 0.010 0.013 0.018 0.024 0.033
作用力F与距离r2 的关系 r2/10-2m2 1.000 0.810 0.640 0.490 0.360 0.250 F/10-4N 0.88 0.98 1.27 1.76 2.35 3.23
坐标转换：r2
1/r2
在误差允许的范围内，电荷间相互作用力与两带电体间距离的平方成反比。
演示实验2 距离r不变，探究作用 力F与电荷量q的关系
分析：氢原子核与质子所带的电荷量相同，是1.60×10-19C。电子带负电，所带 的电荷量也是1.60×10-19C。质子质量为1.67×10-27kg，电子质量为9.1×10-31kg 。
解：根据库仑定律，它们之间的静电力和万有引力
qq
F电 k
12
r2
=
9.0
109
(1.6 1019 (5.31011
合力的方向为q1与q2连线的垂直平分线向外。
每个点电荷所受的静电力大小相等，数值均为0.25N, 方向均为另外两个点电荷连线的垂直平分线向外。
两个或两个以上点电荷间的静电力求解
两个或两个以上点电荷对某一个点电荷的作用力，等于各个点电荷 单独对这个点电荷作用力的矢量和。
谢谢观赏
第一章 静电场的描述
第二节 库仑定律
一、点电荷 研究表明，带电体之间的相互作用力除了与它们所带的电量及相对位置有 关，还与它们的形状和大小有关，这大大增加了研究这一问题的复杂性.

状态的是
(
)
例3 如图1-2-1所示,在A、B两点放置着电荷量分别为Q1=+2×10-14 C和Q2=-2×10-14 C的点电荷.
两种电荷:自然界只存在正、负两种电荷.
当多个点电荷同时存在时,任意两个点电荷间的作用力仍遵循库仑定律,任一点电荷所受的库仑力可利用合成矢量的
求出其合力.
[想一想] 真空中若有两个以上的点电荷存在时,电荷所受的静电力怎么求?利用什么方法?
(1)应用库仑定律公式计算库仑力时不必将表示电荷性质的正、负号代入公式中,只需将其
的绝对值代入公式中算出力的大小,力的方向可根据同种电荷相互
相互
的原则另行判断.
当两个带电体的大小远小于它们之间的距离时,可将这两个带电体看成点电荷
1 2
9
2 2
[解析] 带电体能否视为点电荷,要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多,而不是看带电体本身有多大,也不是看它所带的电荷量有多大,选项B、C正确.
[解析]
因小球的运动方向与小球所受的静电力方向相同,故小球将一直做加速运动,又由于两小球间距离越来越大,则它们之间的静电力越来越小,故加速度越来越小,选项C正确.
提出问题:摩擦起电的原因是什么?如何判断物体是否带电?
例1
下列关于点电荷的说法中正确的是 (
)
0×10-21 N 方向平行于A、B两点的连线向左
求出其合力.
2.库仑力具有力的一切性质,可以与其他力合成,可以分解,可以与其他力平衡,可以
2.条件:当带电体的大小 比相互作用的距离小得多,以致带电体的形状、大
小及电荷分布对它们之间的作用力的影响可以忽略时,带电体可视为点电
荷.
知识必备
知识点二
库仑定律

q=+4×10-6 C 的带电小球B靠近A,当两个带电小球在同一高度相距r=30 cm
时,绳与竖直方向的夹角α=45°,g取 10 m/s2,k=9.0×109 N·m2/C2,且A、B两
小球均可视为点电荷,求:
(1)A、B两球间的静电力的大小;
(2)A球的质量。
【答案】(1)0.02 N
作者编号：43999
问题3：r1、r2与B、C的电量关系？
C qc
中间电荷
靠近两侧
电荷量较
小的那个
r1
FCA
Aq
A
A
r2
FCA FBA
B q
B
FBA
结论3：近小远大
k
qC q A
qB q A

k
2
2
r1
r2
2
qC
r
12
qB
r2
r1 r2时，qC q B
r2 r1时，q B qC
三个自由电荷平衡的规律:三点共线、两同夹异、两大夹小、近小远大。
新知学习
2.理想化的模型，实际上是不存在的。
3.均匀带电的球体,由于球所具有对称性,即使它们之间的距离不是
很大,一般也可以当作点电荷来处理---电荷集中在球心的点电荷。
两个带电体之间存在相互作用力，这种相互
作用力的大小与哪些因素有关呢？
作者编号：43999
新知学习
02 影响静电力的因素
如图所示，用摩擦起电的方法分别让球形导体 A 和通草球 B 带同种电荷，并使
(2)2×10-3 kg
作者编号：43999
课堂练习
1.下列关于点电荷的说法正确的是( C )
A.只有体积很小的带电体才能看成点电荷

3
7
)
25.(2021 海南卷)如图，形对接的绝缘斜面M、N固定在水平面上，两斜面与
水平面夹角均为α=60°，其中斜面N光滑。两个质量相同的带电小滑块P、Q
分别静止在M、N上，P、Q连线垂直于斜面M，已知最大静摩擦力等于滑动
结论1：两同夹异
问题2：A和B、C电荷量的大小关系？
对C球：FBC FAC
qc
r1
q B qc
q A qc
k
k 2
2
( r1 r2 )
r1
q B ( r1 r2 )

2
qA
r1
qB q A
2
qA
FBC
C
FAC
qB
r2
FAB
B
FCB
两侧电荷量大，中间电荷量小
结论2：两大夹小
对B球：FAB FCB

将趋向于无穷大
C.所带电荷量分别为Q和3Q的点电荷A、B 相互作用时，B受到
的静电力是A受到的静电力的3倍
D.库仑定律的适用条件是真空和静止点电荷
答案:D
2.两个分别带有电荷量-Q和+3Q的相同金属小球(均可视为点电荷)，
固定在相距为r的两处，它们之间库仑力的大小为F。两小球相互
接触后将其固定距离变为，则两球间库仑力的大小为( )
A.Q3为负电荷，且放于A左方
B.Q3为负电荷，且放于B右方
C.Q3为正电荷，且放于A与B之间
D.Q3为正电荷，且放于B右方
答案:A
库仑力作用下悬挂体的平
衡问题
大本11页【例3】 如图，质量为m、电荷量为q的带电小球A用绝缘细线悬挂
于O点，电荷量也为q的小球B固定在O点正下方绝缘柱上。绝缘细线长为l，

问题情境
探究一 库仑定律
带正电的带电体C置于铁架台旁,把系在丝线上带正电的小 球先后挂在P1、P2、P3位置,如图所示.带电体C的电荷量为 Q,小球的电荷量为q.丝线与竖直方向的夹角为θ,带电体C和 小球之间的作用力大小用F表示.
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知识点二 库仑的实验
1.实验原理.
库仑做实验用的装置叫作 库仑扭秤 ,如图所示,细银丝的下 端悬挂一根绝缘棒,棒的一端是一个小球A,另一端通过物体 B使绝缘棒平衡,悬丝处于自然状态.把另一个带电的金属球 C插入容器并使它接触A,从而使A与C带 同种 电荷.将C和A 分开,再使C靠近A时,A和C之间的作用力使A远离.扭转悬丝, 使A回到初始位置并静止,通过悬丝扭转的角度 可以比较力 的大小.
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3.结合以上探究,尝试总结,哪些因素影响电荷间的相互作 用力的大小?这些因素对作用力的大小有什么影响? 答案:电荷的电荷量和电荷间的距离影响电荷间的相互作 用力的大小.电荷之间的距离一定时,电荷之间的作用力随 着电荷量的增大而增大;电荷量一定时,电荷之间的作用力 随着电荷间距离的增大而减小.
2.库仑定律给出的是点电荷之间的静电力,为什么根据库仑 定律也可以求出带电体之间的静电力?
答案:因为任何一个带电体都可以看成是由许多点电荷组成 的,所以如果知道带电体上的电荷分布,根据库仑定律就可以 求出带电体之间的静电力.
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栏目 导引
第1章 静电场
解析：选 D．当电荷所带的电量与所研究的问题相比可以忽略 时，电荷可看做点电荷，故点电荷不一定是带电量很小的电荷， 选项 A 错误；点电荷是一种物理模型，有时候质子也不能直接 作为点电荷处理，选项 B 错误；当真空中的两个点电荷间的距 离 r→0 时，就不能看作点电荷来处理了，它们之间的作用也不 满足库仑定律，故选项 C 错误；当两个点电荷之间的距离 r→0 时，库仑定律的公式就不适用了，选项 D 正确．
静电力叠加的计算技巧 (1)静电力叠加遵循平行四边形定则，求出点电荷所受的每一个 库仑力，再应用平行四边形定则求合力． (2)计算静电力时，不但要求出静电力的大小，还要说明静电力 的方向． (3)注意两个等大的力的合成，合力一定沿其角平分线方向，可 利用对称性解题．
栏目 导引
第1章 静电场
下列选项中的各14圆环大小相同，所带电荷量已 在图中标出，且电荷均匀分布，各14圆环间彼此绝缘．坐标原点 O 处有一可看作点电荷的带电体，该点电荷受到的电场力最大 的是( )
(多选)对点电荷的理解，下列说法正确的是( ) A．点电荷可以是带电荷量很大的带电体 B．点电荷的带电荷量可能是 2.56×10－18C C．只要是均匀的球形带电体，不管球的大小，都能被看作点电 荷 D．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷
栏目 导引
第1章 静电场
解析：选 ABD．能否把一个带电体看作点电荷，不是取决于带 电体的大小、形状等，而是取决于研究问题的实际需要，看带 电体的形状、大小和电荷分布情况对电荷之间的作用力的影响 是否可以忽略，A、D 正确，C 错误；带电荷量的大小只能为元 电荷的整数倍，B 正确．
[解题探究] (1)静电力的叠加满足什么规律？ (2)QC 的电性如何确定？ (3)QA、QB 对 QC 的作用力方向向哪？

例1.有三个完全相同、大小可以忽略的金属小球A、B、 C，A带电量7Q，B带电量-Q，C不带电，将A、B固定起 来，然后让C球反复与A、B接触，最后移去C球，
试问A、B间的库仑力变为原来的多少？
解：由于C在A、B间反复接触，故最终三个球的带
电量必相同。
qA
qB
7Q Q 3
2Q
故
F
k
qAqB r2
库仑定律
一、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。
电荷间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力。 2.适用范围： （1）真空中 （2）静止的 （3）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，
式中的k是比例系数，叫做静电常量。
k 9.0109 N m2 / C2
计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。
如何确定r （1）若是点电荷，r为两点间距离 （2）均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用，
r是两球心间的距离
r
（3）公式不适用于 r 0 的情况
多个点电荷的问题
q1 q3
q2
实验证明：两个点电荷之间的作用力不因第三个点电 荷的存在而有所改变。因此两个或两个以上点电荷对 某一个点电荷的作用力，等于各点电荷单独对这个电 荷的作用力的矢量和
k
7Q Q r2
7k
Q2 r2
F
k
qA qB r2
k
2Q 2Q r2
4k
Q2 r2
F 4 F7
即A、B间的库仑力变为原来的 4
7
例2.真空中有三个点电荷，它们固定在边长为50cm

电场线的指向
电场线的指向表示电场强 度的方向，即正电荷受力 的方向。
电场强度与电势的关系
电势差与电场强度
在匀强电场中，电势差与 电场强度成正比，即 U=E*d。
电势与电场强度
在非匀强电场中，电势与 电场强度没有直接关系， 但沿电场线方向，电势逐 渐降低。
等势面
等势面是电势相等的点所 构成的曲面，在等势面上 移动电荷时，电场力不做 功。
电荷。
点电荷的场强
点电荷在空间中产生的电场强度与 该电荷的电量成正比，与距离的平 方成反比。
电场线
电场线是用来描述电场分布的假想 曲线，其方向与电场强度方向相同 。
电场线的概念
01
02
03
电场线的性质
电场线始于正电荷，终止 于负电荷，且不闭合。在 均匀电场中，电场线是等 距的直线。
电场线的疏密
电场线的疏密程度表示电 场强度的大小，越密集的 地方电场强度越大。
详细描述
在实验中，通过给定两个带电金属球的电量，测量电场力的大小，并观察电场力与电量之间的关系是否符合库仑 定律中的正比关系。
库仑定律的验证
库仑定律可以通过实验进行验证 。
著名的卡文迪许扭秤实验是验证 库仑定律的重要实验之一。
通过测量不同点电荷之间的相互 作用力，可以验证库仑定律的正
确性。
03 库仑定律的应用
电场强度的计算
总结词定律计算 电场中任意一点的电场强度。
物理库仑定律ppt课件
目录
Contents
• 库仑定律的概述 • 库仑定律的推导过程 • 库仑定律的应用 • 库仑定律的拓展 • 库仑定律的实验验证
01 库仑定律的概述
库仑定律的定义
总结词

03
库仑定律的重要性
库仑定律是电磁学的基本定律之一，对于理解电荷之间的相互作用以及
电场、电势等概念具有重要意义。
对未来学习的建议与展望
学习建议
在学习库仑定律之后，建议进一步学习 电场、电势等概念，并掌握这些概念的 应用。
VS
学习展望
在学习电场、电势等概念之后，可以进一 步学习高斯定理、麦克斯韦方程等更高级 的电磁学知识。
关系。
实验结果与理论预测相符，证明 了库仑定律的正确性。
实验结果对于理解电场、电势等 概念具有重要的意义，也为后续
学习电磁场理论奠定了基础。
04
库仑定律在生活中的应用
Chapter
静电现象中的应用
摩擦起电
当两个物体互相摩擦时，由于不同物体对电子的束 缚能力不同，电子会从一个物体转移到另一个物体 ，从而使一个物体带正电，另一个物体带负电。这 种现象可以用库仑定律来解释。
探索新的理论
随着物理学的发展，可能会提出新的理论来解释电学现象， 从而更好地描述和预测实验结果。
实际应用中面临的挑战与问题
电学设备Байду номын сангаас稳定性
在实际应用中，电学设备可能会受到温度、湿度等环境因素的影响，从而影响其稳定性和准确性。
复杂电路的设计
在某些复杂电路中，可能难以准确地计算电流、电压等参数，这需要设计者具备更高的技术水平。
库仑定律的局限性
仅适用于点电荷
库仑定律仅适用于计算两个点电荷之 间的作用力，对于带电体有一定的形 状和大小的情况，该定律可能不适用 。
电场强度有限
库仑定律中的电场强度是有限的，对 于非常强的电场，该定律可能不适用 。
未来发展方向与趋势
发展更精确的实验设备

A．F/2 B．F/4
C．F/8 D．3F/8
课堂训练
4、的金属球，放置，当他们都带 15×10−5 C的正电时，相互作用力为F1 ， 当它们分别带15×10−5 C和−15×10−5 C的电量时，相互作用力为F2 , 则（ ）
A．F1 = F2
√ B．F1 ＜F2
C．F1 ＞ F2
D．无法判断
库仑力静电力 与万有引力
12 静电力 库仑定律
同种电荷相互排斥 异种电荷相互吸引
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？
探究影响电荷间相互作用力的因素
库仑定律
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。
q1
q2
-
用绝缘丝线悬挂一质量为m的带电
小球B,放置在电荷量为Q的小球A附近如
图所示,A、B两球在同一水平面上相距,
丝线与竖直方向夹角θ=37o, A、B两带电
球可看成点电荷。试求
1丝线拉力
2A、B两球之间的静电力
3 B球所带电荷的性质
4 B球的电荷量的大小
θ
++
+ A+
B
++
在空气中的结果与真空中相差很小， 因此在空气中也可使用真空中的公式
点电荷
1、在研究带电体间的相互作用时，如果带电 体本身的线度远小于它们之间的距离．带电体本 身的大小，对我们所讨论的问题影响甚小，相对 来说可把带电体视为一几何点，并称它为点电荷。
2、点电荷是实际带电体在一定条件下的抽 象，是为了简化某些问题的讨论而引进的一个理 想化的模型。

拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意 去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦 境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有 久久不会退去的余香。
静电力库仑定律 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失 去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮 回里有你。
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿

5、注意
式中的q1、q2计算时代入绝对值计算，静电力方向由电荷性质判断。 （同种电荷相斥，异种电荷相吸，作用力沿着它们的连线）
6、定律的检验
库仑扭称实验 视频
演示
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、表达式
q1q2 F k 2 r
3、单位
F—N
r—m
q1、q2—C
k (静电力常量 ) = 9.0×109N· m2/C2 4、应用条件
真空中的静止的点电荷间的静电力 当r→0，则定律不适用 空气中近似成立
普通高中课程标准实验教科书 选修3
电荷的多少叫电荷量
符号—Q （ q ） 单位—库仑（C）
基本电荷(元电荷) :自然界中的最小带电单元。 质子和电子的带电量的绝对值e=1.6×10-19C 电子带电量：－e=－1.6×10-19C
质子带电量：＋e=＋1.6×10-19C
与带电体电荷量、电荷间的距离、带电体的形状、大小、电荷分布有关
2、点电荷
只有电荷量、没有考虑大小、形状和电荷分布的理想化模型。
条件： 带电体间的距离比自身的大小大得多，以至于带电体的形状、大
小、电荷分布可以对相互作用力影响很小，可以忽略。
实验表明：电荷之间的作用力
（1）随电荷量的增大而增大
（2）随距离的增大而减少
电荷量e的数值最早由美 国科学家密立根测得
※一切带电体所带电量都是元电荷的整数倍
Q =ne
(n为整数)
电荷量的检验
金属球
验电器
金属杆
金属箔 ■验电器： A、检验是否带电 B、估测物体带电多少