在真空中有两个点电荷
高中物理电场
高中物理电场篇一：高中物理电场总结(最新_强烈推荐)物理电场总结1. 深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。
（1）库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟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。
即：其中k为静电力常量，k=9.0×10 9 N?m2/c2成立条件：① 真空中（空气中也近似成立），② 点电荷。
即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。
（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心间距代替r）。
（2）电荷守恒定律：系统与外界无电荷交换时，系统的电荷代数和守恒。
2. 深刻理解电场的力的性质。
电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。
电场强度E是描述电场的力的性质的物理量。
（1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。
这是电场强度的定义式，适用于任何电场。
其中的q为试探电荷（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。
电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。
（2）点电荷周围的场强公式是：（3）匀强电场的场强公式是：3. 深刻理解电场的能的性质。
，其中Q是产生该电场的电荷，叫场源电荷。
，其中d是沿电场线方向上的距离。
（1）电势φ：是描述电场能的性质的物理量。
① 电势定义为φ=，是一个没有方向意义的物理量，电势有高低之分，按规定：正电荷在电场中某点具有的电势能越大，该点电势越高。
② 电势的值与零电势的选取有关，通常取离电场无穷远处电势为零；实际应用中常取大地电势为零。
③ 当存在几个“场源”时，某处合电场的电势为各“场源”在此处电场的电势的代数和。
④ 电势差，A、B间电势差UAB=ΦA－ΦB；B、A间电势差UBA=ΦB－ΦA，显然UAB=－UBA，电势差的值与零电势的选取无关。
【课件】库仑定律+课件-高二上学期物理人教版(2019)必修第三册
静电场及其应用
第2节 库仑定律
学习目标
1.通过库仑定律的探究过程，体会实验与类比在定律的建立
过程中发挥的重要作用。
2.通过与质点模型类比，知道点电荷模型的物理意义及建立
点电荷模型的条件，进一步体会科学研究中的理想模型方法。
3.理解库仑定律的内涵和适用条件，能够应用库仑定律计算
点电荷间的静电力，会利用力的合成的知识解决多个电荷间
②力与和的乘积成正比，即 ∝
=
∝
新课教学
一、电荷之间的作用力
1.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。
这种电荷之间的相互作用力叫作静电力或库仑力。
电荷分布，根据库仑定律就可以求出带电体之间的静电力
的大小和方向。
典例精析
例3. A、B、C三点在同一直线上，AB∶BC＝1∶2，B点位于A、C之间，
在B处固定一电荷量为Q的点电荷.当在A处放一电荷量为＋q的点电荷时，
Q所受的静电力为F；移去A处电荷，在C处放一电荷量为－2q的点电荷，
则Q所受的静电力为
行研究？
（2）在同一位置增大或减小小球所带的电荷量，作用力又会怎
样变化？
（3）电荷之间作用力的大小与哪些因素有关？
新课教学
电荷之间的作用力随着电荷量的增大而增大，随着距离
的增大而减小。
思考1：电荷之间的作用力会不会与万有引
力具有相似的形式呢？
新课教学
一、电荷之间的作用力
1.库仑定律：真空中两个静止点电荷之间的相互作用力，与
电的金属球C插入容器并使它靠近A时，
真空中两个点电荷之间的相互作用力
真空中两个点电荷之间的相互作用力
在真空中，如果有两个点电荷分别为Q1和Q2，它们之间会产生相互作用力，这个力的大小与它们之间的距离成比例，与它们所带电荷的大小成正比。
这个相互作用力也被称为库伦力。
根据库伦定律，两个点电荷之间的相互作用力与它们之间的距离平方成反比，与它们所带电荷的大小乘积成正比，
F = k * Q1 * Q2 / r^2
其中，F是两个电荷之间的相互作用力，k是库伦常数，r是它们之间的距离。
当两个电荷带同样的电荷时，它们之间的相互作用力是排斥力，当两个电荷带不同的电荷时，它们之间的相互作用力是吸引力。
在真空中，电荷之间的相互作用力是非常强大的，可以远距离作用。
这种相互作用力不仅在物理学中有广泛应用，而且在化学、生物学等领域也具有重要意义。
- 1 -。
电磁学第三版赵凯华答案
O到Q的距离为r（r>>l）。分别求（1）p// QO（图a）和
pQO（图b）时偶极子所受的力F和力矩L。
解：（1）在图中（上图） p// QO 时，P受力：
正电荷F：
4 0 (r l
/ 2)2
(N)
Q
P
r
O
负电荷F：
4 0 (r l
电荷重合在一起。证明：在它们的延长线上离中心（即负电荷）
为r处，
E
3Q
4 0r 4
(r
l ),
+q -2q +q
P
式中Q＝2ql2叫做它的电四极矩。
-l l
r
解：依电场叠加原理，三个点电荷在P处的场强：
E
q
4 0 (r
l)2
2q
4 0r 2
q
4 0 (r
l)2
q
4 0
利用1
r2
x
1
1
l
解：（1）q受的库仑力为：
F
F 2
h
4 0 (h2 l 2 / 4)2 h2 l 2 / 4
qo
2
qQh 0(h2 l2
/
4)3/ 2
（N）
(2) 若Q与q同号，q向上运动；
h
Qo o
oQ
l
若Q与q异号，q以o为中心作往复运动。
10. 两个小球质量都是m，都用长为l的细线挂在同一点； 若它们带上相同的电量，平衡时两线夹角为2θ（见附图）。 设小球的半径都可以略去不计，求每个小球上的电量。
qQl QP
4 0r3 4 0r3
l/2 r2 l2 /4
库仑定律的适用条件
库仑定律的适用条件库仑定律是静电场的基本规律。
它也和其他物理规律一样，有其适用条件。
搞清这一点，对于正确理解和运用这一规律是非常必要的。
库仑定律一般表述为：“真空中两个静止点电荷间的作用力（即库仑力）大小与各自的电量成正比，与它们距离的平方成反比，力的方向沿着它们的联线，同号电荷相斥，异号电荷相吸引。
”这里明确给出库仑定律的适用条件：“真空中”、“两个静止点电荷”。
因为库仑定律就是在上述条件下发现的。
从场的观点来看，一个电荷对另一个电荷的作用，包含两个同时发生的过程：点电荷Q在其周围激发电场这就是库仑定律。
下面我们从场的观点出发，讨论如何认识库仑定律的适用条件。
首先，库仑定律仅适用于点电荷。
库仑定律正是从两个点电荷相互作用力的经验事实归纳总结出来的，若不是点电荷，库仑定律就不适用。
例如我们实验中的两个带同号电荷的通草球，可以轻易地将它们无限靠近。
按库仑定律F∝此时的斥力应是无限大，而实际并不如此。
下面我们讨论“真空中”这一条件。
由于库仑的实验是在真空中做的，一般学习常由真空中的情形开始，所以有“在真空中”的说法。
在相对介电常量为εr的电介质中，场源Q在距其r处激发的电场为检验电荷q在该处所受库仑力为也就是说两个静止点电荷在电介质中的相互作用力仍然与它各自的电量成正比，与它们距离的平方成反比。
考虑到介质的影响，将真空中的库仑力乘以即可。
库仑定律在介质中仍然适用。
所以并不存在另一个“介质中的库仑定律”。
最后我们研究两个点电荷“静止”（相对于观察者）这一条件。
当场源电荷Q静止，检验电荷q以速度v运动经过某一场点时，由于场源Q在该点有确定的场强当场源电荷Q以速度v运动时（设其匀速运动并且t=0时经过坐标原点），考虑到相对论效应，情况与前面就大不一样。
它不仅激发电场，而且产生磁场（变化的磁场也要激发电场），因本文主要研究库仑定律，故不讨论磁场对检验电荷的作用，只研究电场的情形。
场源Q产生的总电场为：式中θ是场点坐标矢径r与v的夹角，c为光速。
第二节探究静电力
带有同种电荷，但不能确定是正电荷，还是负电荷，故 A 错；
状和电荷分布对电荷间的作用力的影响__很__小____，此时带电体 解析：此题中，无论两球带何种性质的电荷，两球均不能视为点电荷，
不成立．当带异种电荷时，电荷分布于两球最近的
一侧，带同种电荷时，电荷分布于两球最远的一侧，可判断A、B、D错，C正确．
1．点电荷是只有电荷量，没有大小、形状的理想化的模型， 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是相对于具体问题而言的，不能 单凭其所带电量的多少以及大小和形状确定．只有当带电体间 的距离远远大于带电体的线度时，才能当做点电荷处理．
3．电荷分布不变的均匀带电球体，可等效为电荷量集中在 球心的点电荷．
得出的，选项 D 对．
答案：AD
【触类旁通】 2．真空中有两个半径为 R 的带电金属球，两球中心相距为
r(r＝4R)，设两球带电荷量绝对值分别为 q1、q2，对于它们之间 的静电作用力，下列说法正确的是( )
A．若带同种电荷时，作用力大小为 F＝kqr1q2 2 B．若带异种电荷时，作用力大小为 F＝kqr1q2 2 C．无论是带同种还是异种电荷，作用力大小 F≠kqr1q2 2 D．大小与带电性质无关，只取决于电荷量多少
【触类旁通】 1．下列哪些物体可视为点电荷( C ) A．电子和质子在任何情况下都可视为点电荷 B．体积和带电荷量都很小的带电体一定是点电荷 C．带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷 D．带电的金属球一定不能视为点电荷
知识点 2 库仑定律的理解与应用
1．库仑定律的适用条件是__真__空____中的两个__点__电__荷____． 2．两个点电荷之间的库仑力是一对作用力与反作用力，其 大小__相__等____、方向___相__反___，且方向在两者的__连__线____上．
真空中的库仑定律
首先，根据电荷产生电场的原理，我们知道电荷会在其周围产生电场。然后，利用电场强度E的定义和性质，以 及库仑定律的数学表达式，我们可以推导出库仑定律。
利用磁场推导库仑定律
总结词
利用磁场推导库仑定律是一种间接的方法， 它基于磁感应线与电场线的关系，通过磁场 来描述电荷之间的相互作用力。
详细描述
洛伦兹力在许多电磁现象中起 着重要作用，例如电子在磁场 中的偏转和霍尔效应等。
电荷与质量的相互作用力
根据牛顿第三定律，作用力和反作用力大小相等、方向相反 。因此，当一个带电粒子与另一个具有质量的粒子发生相互 作用时，它们之间的作用力和反作用力的大小相等，方向相 反。
电场力和磁场力都可以与质量相互作用，产生加速度。在电 场中，带电粒子的加速度与电场强度成正比，而在磁场中， 带电粒子的洛伦兹力与磁场的强度和粒子速度的大小有关。
总结词
电场扭秤实验通过测量带电体在电场中 的运动情况，进一步验证了库仑定律的 正确性。
VS
详细描述
电场扭秤实验中，将带电体置于电场中， 通过测量带电体的加速度、电量和电场强 度等参数，计算出库仑力的大小，与理论 值进行比较，验证了库仑定律的正确性。
磁场扭秤实验
总结词
磁场扭秤实验利用磁场对带电体的作用力，测量出磁场中的库仑力，从而验证了库仑定 律的正确性。
03
库仑定律的实验验证
扭秤实验
总结词
扭秤实验是验证库仑定律的重要实验之一，通过测量带电体之间的作用力，验证 了库仑定律的正确性。
详细描述 对扭摆产生的扭转角度，计算出库仑力的大小，与理论值进行比较，验证了库仑 定律的正确性。
电场扭秤实验
在实际应用中，由于自然界中不存在 真正的点电荷，因此库仑定律的应用 需要满足一定的条件，如忽略其他因 素如磁场、电场对电荷的影响等。
高中物理选修3-1教案：库仑定律
库仑定律整体设计教学分析本节内容的核心是库仑定律, 它是静电学的第一个实验定律, 是学习电场强度的基础。
本节的教学内容的主线有两条, 第一条为知识层面上的, 掌握真空中点电荷之间相互作用的规律即库仑定律；第二条为方法层面上的, 即研究多个变量之间关系的方法, 间接测量一些不易测量的物理量的方法, 及研究物理问题的其他基本方法。
教学目标1. 定性了解电荷间的相互作用力规律, 掌握库仑定律的内容及其应用。
2. 通过观察演示实验, 概括出电荷间的作用规律。
培养学生观察、分析、概括能力。
3. 体会研究物理问题的一些常用的方法, 如: 控制变量法、理想模型法、测量变换法、类比法等。
4. 渗透物理方法的教育, 运用理想化模型的研究方法, 突出主要因素、忽略次要因素, 抽象出物理模型——点电荷, 研究真空中静止点电荷相互作用力问题。
5．体会科学研究的艰辛, 培养学生热爱科学的、探究物理的兴趣。
6．通过静电力与万有引力的对比, 体会自然规律的多样性与统一性。
教学重点难点1. 电荷间相互作用力与距离、电荷量的关系。
2. 库仑定律的内容、适用条件及应用。
教学方法与手段1. 探究、讲授、讨论、实验归纳2. 演示实验、多媒体课件教学媒体1. J2367库仑扭秤(投影式)、感应起电机、通草球、绝缘细绳、铁架台、金属导电棒、库仑扭秤挂图等。
2. 多媒体课件、实物投影仪、视频片断。
知识准备自然界存在着两种电荷, 同种电荷相排斥, 异种电荷相吸引。
教学过程[事件1]教学任务: 创设情境, 引入新课师生活动：《三国志·吴书》中写道“琥珀不取腐芥”, 意思是腐烂潮湿的草不被琥珀吸引。
但是, 由于当时社会还没有对电力的需求, 加上当时也没有测量电力的精密仪器, 因此, 人们对电的认识一直停留在定性的水平上。
直到18世纪中叶人们才开始对电进行定量的研究。
现在就让我们踏着科学家的足迹去研究电荷之间的相互力。
演示实验:首先转动感应起电机起电, 然后利用带电的物体吸引轻小物体的性质使通草球与感应起电机的一端相接触, 通草球带同种电荷后弹开, 最后改变二者之间的距离观察有什么现象产生？(注意：观察细线的偏角)猜想: 电荷间相互作用力的大小与哪些因素有关？可能因素: 距离、电荷量及其他因素。
库仑定律
库仑定律没有解决电荷间相互作用力是如何传递的，甚至按照库仑定律的内容，库仑力不需要接触任何媒介， 也不需要时间，而是直接从一个带电体作用到另一个带电体上的。即电荷之间的相互作用是一种“超距作用”， 然而另一批物理学家认为这类力是“近距作用”，电力通过一种充满在空间的弹性媒介——以太来传递。
实验
卡文迪许的同心球电荷分布实验，比库仑的扭秤实验精确且早几十年，但是卡文迪许并没有发表自己的著作。 直到1871年麦克斯韦主持剑桥大学的卡文迪许实验室后，卡文迪许的手稿才转到了麦克斯韦手中，麦克斯韦亲自 动手重复了卡文迪许的许多实验，手稿经麦克斯韦整理后出版，他的工作才为世人所知。
评价
库仑定律由法国物理学家库仑于1785年在《电力定律》一论文中提出。库仑定律是电学发展史上的第一个定 量规律，是电磁学和电磁场理论的基本定律之一。
库仑定律不仅是电磁学的基本定律，也是物理学的基本定律之一。库仑定律阐明了带电体相互作用的规律， 决定了静电场的性质，也为整个电磁学奠定了基础。库仑的工作对法国物理学家的影响还可以从稍后的拉普拉斯 的物理学简略纲领得到证实。这个物理学简略纲领最基本的出发点是把一切物理现象都简化为粒子间吸引力和排 斥力的现象，电或磁的运动是荷电粒子或荷磁粒子之间的吸引力和排斥力产生的效应。这种简化便于把分析数学 的方法运用于物理学。
定义
库仑定律示意图(4张)库仑定律的常见表述：真空中两个静止的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，同名电荷相斥，异名 电荷相吸。
高考物理总复习库仑定律练习(带答案和解释)
1．在空间的两点A和B分别置有点电荷+qA和+qB，且qA>qB．今欲引进第三个点电荷+qC，使qC置于适当位置而能受力平衡，则应将qC置于：A．BA的延长线上B．AB线段上C．AB的延长线上D．AB直线外的某处2．真空中有两个相同的金属小球，带电量分别为？1.0×10－8C和＋3.0×10－8C，相距r时，相互作用为0.30N，现将两球相接触后再放回原处，则它们之间的相互作用力为N．3．将电量为3×10-6C的负电荷,放在电场中A点,受到的电场力大小为6×10-3N,方向水平向右，则将电量为6×10-6C的正电荷放在A点，受到的电场力为（）A．1.2×10-2N，方向水平向右B．1.2×10-2N，方向水平向左C．1.2×102N，方向水平向右D．1.2×102N，方向水平向左4．真空中有两个点电荷，它们之间的相互作用力为F ，若使它们的电量都加倍，同时使它们之间的距离减为原来的1/2，则它们之间的相互作用力将变为__________．5．真空中电量分别为Q¬1=3q、Q2= -q的两个金属球(可看成点电荷)，相距为r时，相互作用力为F，则：（1）当Q¬1、Q2距离变为r/2时，作用力将变为_______F；（2）当它们的电荷量都加倍，距离变为2r时，作用力将变为______ F；（2）若将这两个金属球相互接触，然后放回原处，则它们的相互斥力将变为_____ F。
6．真空中有两个静止的点电荷，它们之间静电力的大小为F。
如果保持这两个点电荷之间的距离不变，而将它们的电荷量都变为原来的3倍，那么它们之间静电力的大小变为( )A．F9 B．9F C．F81 D．81F7．在x轴的原点O和轴上的P点，分别固定同种电荷Q1和Q2，已知Q1<Q2，OP距离为2d，则场强为零的坐标x区间为（）A．x>0 B．0<x< d C．d <x<2 d D．x>2 d[ 8．在绝缘光滑的水平面上，相隔一定距离同时从静止释放两个带同种电荷的小球，则对两小球的运动情况描述正确的是( ) A．做加速度逐渐增大的加速运动B．做加速度逐渐减小的加速运动C．做加速度逐渐减小的减速运动D．做匀加速直线运动9．下列说法中正确的是( ) A．电场线是从正电荷出发，终止于负电荷的曲线B．电场是为了便于研究电荷的运动而引入的理想模型C．当两个带电体的大小、形状对它们之间的相互作用的影响可忽略时，这两个带电体均可看成点电荷D．根据公式E=kQ/r2，正确的理解是以点电荷Q为圆心，r为半径的球面上，各点场强相同10．下列各组共线的三个自由电荷，可以平衡的是( )A．4Q 4Q 4Q B．4Q 5Q 3Q C．9Q 4Q 36QD．-4Q 2Q 3Q参考答案：1．答案：B解析：2．答案：0.10N解析：3．答案：C解析：4．答案：16F解析：5．答案：4,1,1/3解析：6．答案：B解析：7．答案：B8．答案：B解析：由于同种电荷间存在相互作用的排斥力，两球将相互远离，距离增大，根据库仑定律得知，相互作用力减小．由牛顿第二定律得知它们的加速度变小．随着两球间距离增大，电场力做功正功，电势能减少，总动能增加．所以速度增加9．答案：AC解析：由库仑定律可得出两球在接触前后的库仑力表达式，则根据电量的变化可得出接触后的作用力与原来作用力的关系10．答案：C解析：A、假设A、B都是正电荷，C必定要带负电，并且在AB电荷之间，由于B的电荷量较小，根据上述规律可知，由平衡条件和库仑定律有：两边电荷的电性是相同，中间电荷电性相反，两边的电量均大于中间电量，即“两同夹异，两大夹小”，故C正确，AB错误；D．由上分析，结合库仑定律与平衡条件可知，不能处于平衡状态，故D错误；1．把一个带电棒移近一个带正电的验电器，金箔先闭合而后又张开，说明棒上带的是( ) A．负电荷B．可以是正电荷，也可以是负电荷C．正电荷D．带电棒上先带正电荷，后带负电荷2．为什么和衣服摩擦过的塑料尺子会将小纸头吸起？但在潮湿的天却不能成功？3．用两根绝缘丝线挂着两个质量相等的小球A和B,此时上下丝线受到的力分别为FA和FB.如果使A球带上正电,B球带上负电,上下丝线受的力分别为Fa和Fb,则（）①FA<Fa ②FB<Fb ③FA=Fa ④FB>Fb A．①② B.③④ C.①④ D.②③4．有两个完全相同的金属小球P和Q(它们的大小可忽略不计),分别带电q和-5q.当它们在真空中相距一定距离时,彼此间作用力为F,若用绝缘手柄移动这两个小球将它们相接触后再放回原处,则它们之间的静电力变为…（）A．F B．0.8F C．4F D．5F5．关于库仑定律的公式F=kQ1Q2/r2，下列说法中正确的是（）A．真空中两个电荷中，大电荷对小电荷的作用力大于小电荷对大电荷的作用力B．当真空中两个电荷间距离r→0时，它们间的静电力F →∞C．当两个电荷间的距离r→∞时，库仑定律的公式就不适用了D．当两个电荷间的距离r→0时，电荷不能看成是点电荷，库仑定律的公式就不适用了6．下列说法中正确的是( ) A．点电荷就是体积很小的带电体B．点电荷就是体积和带电荷量都很小的带电体C．据F＝kq1q2/r2可知，当r→0时F→∞D．静电力常量的数值是由实验得出的7．在电场中的某点放入电量为q的负试探电荷时，测得该点的电场强度为E；若在该点放入电量为2q的正试探电荷，则此时测得该点的场强（）A．大小为E，方向和E相同B．大小为E，方向和E 相反C．大小为2E，方向和E相同D．大小为2E，方向和E 相反8．对库仑定律的应用，下列说法正确的是（）A．公式F＝k 适用于计算真空中两个静止点电荷的作用力B．由F＝k可知，当r→0时，F→∞C．相互作用的两个点电荷，不论它们的电荷量是否相同，它们之间的库仑力大小一定相等D．两个点电荷的电荷量各减为原来的一半，它们之间的距离保持不变，则它们之间的库仑力减为原来的一半9．两个不一样的金属小球，分别带上+3Q和-Q的电量，然后将两球接触后，它们带的电量一共为（）A．3Q B．Q C．2Q D．-2Q 10．对于库仑定律，下面说法正确的是( ) A．库仑定律适用于真空中两个点电荷之间的相互作用力B．两个带电小球即使相距非常近，也能用库仑定律C．相互作用的两个点电荷，它们的电荷量不相同时，它们之间的库仑力大小一定不相等D．当两个半径为r的带电量均为q的金属球中心相距为4r时，对于它们之间的静电力大小为kq2/16r2参考答案：1．答案：A2．答案：和衣服摩擦过的塑料尺子因带电会吸引小纸片，但在潮湿的天气却不能成功，因为净电荷能够通过潮湿的空气逃脱。