(2)库仑利用扭秤实验研究电荷间的相互作用,该装置利用什么方法显示力的大小?通过实验,两带电体间的作用力F与距离r的关系如何?实验的巧妙体现在何处?
答案 (1)点电荷是用来代替带电体的点,当带电体的形状、大小及电荷分布对作用力的影响可以忽略时,带电体可以看做点电荷.
(2)该装置通过悬丝扭转的角度来比较力的大小,力越大,悬丝扭转的角度越大,力F与距离r的二次方成反比:F∝.实验的巧妙之处:①利用悬丝的扭转角度把力放大;②利用相同球体接触平分电荷量解决了无法测量电荷量的问题.
[知识梳理]
1.点电荷
(1)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做带电的点,叫做点电荷.
(2)说明:
①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.
②带电体能否看做点电荷,不取决于带电体的大小,而取决于它们的形状、大小与距离相比能否忽略.即将带电体看做点电荷的前提条件是带电体间的距离远大于带电体本身的尺寸.
(3)正确区分点电荷与元电荷:
①元电荷是一个电子或一个质子所带电荷量的数值,是电荷量的最小值,没有正、负之分.
②点电荷只是不考虑大小和形状的带电体,其带电荷量可以很大,也可以很小,但它一定是元电荷的整数倍.
2.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:a.在真空中;b.点电荷.
3.库仑的实验
(1)库仑扭秤实验是通过悬丝扭转角度比较静电力F大小的.实验结果发现静电力F与距离r的二次方成反比.
(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.
[即学即用] 判断下列说法的正误.
(1)只有电荷量很小的带电体才能看成点电荷.(×)