教科版高三物理选修3-1 同步导学案 第1章 2 库仑定律
教科版高三物理选修3-1 同步导学案 第1章 2 库仑定律第3页

(1)库仑定律适用于点电荷间的相互作用,当r→0时,电荷不能再看成点电荷,库仑定律不再适用.

(2)两个规则的带电球体相距比较近时,不能被看做点电荷,若带同种电荷时,如图2(a),由于排斥而距离变大,此时F<k;若带异种电荷时,如图(b),由于吸引而距离变小,此时F>k.

图2

(3)两个点电荷之间相互作用的库仑力遵守牛顿第三定律.不要认为电荷量大的电荷对电荷量小的电荷作用力大.

例1 甲、乙两导体球,甲球带有4.8×10-16C的正电荷,乙球带有3.2×10-16C的负电荷,放在真空中相距为10cm的地方,甲、乙两球的半径远小于10cm.(结果保留三位有效数字)

(1)试求两球之间的静电力,并说明是引力还是斥力?

(2)如果两个导体球完全相同,接触后放回原处,两球之间的作用力如何?

(3)将两个体积不同的导体球相互接触后再放回原处,其作用力能求出吗?

答案 (1)1.38×10-19N 引力 (2)5.76×10-21N 斥力 

(3)不能

解析 (1)因为两球的半径都远小于10cm,因此可以作为两个点电荷考虑.由库仑定律有F=k=9.0×109×N≈1.38×10-19N.两球带异种电荷,它们之间的作用力是引力.

(2)如果两个导体球完全相同,则电荷中和后平分,每个小球的带电荷量为8×10-17C,代入数据得两个电荷之间的斥力为F=5.76×10-21N.

(3)两个体积不同的导体球相互接触后,正负电荷相互中和,剩余的电荷要在两球间分配,由于两球不同,分配电荷的电荷量将不相等,因而无法求出两球间的作用力.

用公式计算库仑力大小时,不必将表示电荷q1、q2的带电性质的正、负号代入公式中,只将其电荷量的绝对值代入即可;力的方向再根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引加以判别.

二、库仑力的叠加

(1)对于三个或三个以上的点电荷,其中每一个点电荷所受的库仑力,等于其余所有点电荷单独对它作用产生的库仑力的矢量和.

(2)电荷间的单独作用符合库仑定律,求各库仑力的矢量和时应用平行四边形定则.

例2 如图3所示,分别在A、B两点放置点电荷Q1=+2×10-14C和Q2=-2×10-14C.在AB的垂直平分