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。
2.实验步骤
(1)改变A和C之间的距离,记录每次悬丝扭转的角度,便可找出力F与距离r_的关系。
(2)改变A和C的带电荷量,记录每次悬丝扭转的角度,便可找出力F与带电荷量q_之间的关系。
3.实验结论
(1)力F与距离r的二次方成反比,即F∝。
(2)力F与q1和q2的乘积成正比,即F∝q1q2。
所以F∝或F=k。
1.自主思考--判一判
(1)实验表明电荷之间的作用力一定和电荷间的距离成反比。(×)
(2)实验表明两个带电体的距离越大,作用力就越小。(√)
(3)点电荷是一个带有电荷的点,它是实际带电体的抽象,是一种理想化模型。(√)
(4)球形带电体一定可以看成点电荷。(×)
(5)很大的带电体也有可能看做点电荷。(√)
2.合作探究--议一议
(1)比较库仑定律F=k 与万有引力定律F=G,你会发现什么?
提示:仔细观察,我们会发现它们有惊人的相似:两个公式中都有r2,即两种力都与距离的二次方成反比;两个公式中都有与作用力有关的物理量(电荷量或质量)的乘积,且两种力都与乘积成正比;这两种力的方向都在两个物体的连线上。对静电力与万有引力进行比较,我们可以看到,自然规律既具有多样性,又具有统一性,也许它们是同一种相互作用的不同表示。
(2)有人根据库仑定律的表达式F=k得到:当两电荷之间的距离r→0时,两电荷之间的库仑力F→∞,这样对吗?
提示:不对。库仑定律的适用条件是真空中的点电荷,当r→0时,两个电荷已经不能再看成点电荷了,也就不能运用库仑定律计算电荷之间的相互作用力了。