电荷间的作用
高二物理秋季(教师版)第4讲 电荷的相互作用 库仑定律

第四讲 电荷的相互作用 库仑定律一、正、负电荷,电荷守恒1.同性电荷互相推斥,异性电荷互相吸引。
2.中和:等量异种电荷相互抵消的现象。
3.物体带电:使物体中的正负电荷分开过程。
(不带电物体,正负电荷等量) 带正电:物体失去一些电子带正电。
带负电:物体得到一些电子带负电。
4. 电荷守恒:电荷不能创造,不能消灭,只能从一个物体转移到另一个物体,或从物体的一部分转移到另一部分。
二、库伦定律:同种电荷相互______,异种电荷相互______,作用力沿着两电荷的连线。
1. 当带电体的形状、大小、电荷分布对电荷间相互作用力的影响可以忽略时,带电体可以看成带有电荷的点,这样的带电体叫做_________。
(相当于质点,是一种理想化的物理模型)2. 库仑定律:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力的大小,跟它们的电荷量的乘积成正比,跟它们之间的距离的平方成反比;力的方向在它们的连线上。
122Q Q F kr =(229/C m N 100.9⋅⨯=k )3. 库仑定律详解:(1)库仑定律的适用条件:仅对______中的_______适用,当带电体大小与它们距离相比不可忽略时,电荷不能视为集中一点,r 不能确定,不适用库仑定律。
如果点电荷不止两个,则某点电荷所受的总的作用力应是各点电荷对它作用力的矢量和。
(2)像距较远的均匀带电体也可近似看做点电荷。
(3)各个物理量都要采用国际单位制,各物理量的单位必须是:F :N 、Q :C 、r :m 。
K :静电力恒量,重要的物理常数K=9.0×109N `m 2/C 2,其大小是用实验方法确定的。
(4)关于点电荷之间相互作用是引力还是斥力的表示方法,使用公式计算时,点电荷电量用绝对值代入公式进行计算,然后根据同性电荷相斥、异性电荷相吸判断方向即可。
(5)不能单纯地从数学意义上去考虑,以为r→0时,由122Q Q F kr =便可得到F为无穷大了,事实上,当r→0时,带电体便不能看作点电荷,公式也不再适用了。
电荷耦合作用

电荷耦合作用电荷耦合作用指的是两个或多个电荷之间相互作用的现象。
在自然界中,电荷是一种基本的物理量,具有正负性质,相同电荷相互排斥,不同电荷相互吸引。
电荷耦合作用在物理学、化学、生物学等领域中起着重要作用。
在物理学中,电荷耦合作用是电磁力的一种表现形式。
根据库伦定律,两个电荷之间的作用力与它们的电荷量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
当两个电荷之间存在电荷耦合作用时,它们会相互施加作用力,改变彼此的运动状态。
这种作用力可以是吸引力,也可以是排斥力,具体取决于电荷的正负性质。
在电路中,电荷耦合作用是电流传输和信号传输的基础。
当电流通过导线传输时,电荷之间发生相互作用,导致电流的传输。
在集成电路中,电荷耦合作用也起着重要作用。
例如,当信号通过晶体管的栅极和源极之间的电容耦合作用传输时,会发生信号的失真和干扰。
在化学反应中,电荷耦合作用对于反应速率和反应机理起着重要影响。
例如,当溶液中存在带正电荷的金属离子和带负电荷的非金属离子时,它们会发生电荷耦合作用,加速反应的进行。
电荷耦合作用还可以影响分子之间的相互作用,导致分子的构象变化。
在生物学中,电荷耦合作用是细胞膜电位形成和神经传导的基础。
细胞膜内外的电荷分布不均会导致细胞膜上形成电位差,从而激发细胞内外的电荷耦合作用。
这种作用可以传导神经冲动,使信息在神经系统中传递。
电荷耦合作用是电荷之间相互作用的重要现象。
它在物理学、化学、生物学等领域中具有广泛应用,对于理解和解释自然界的各种现象和过程起着重要作用。
通过研究电荷耦合作用,可以揭示物质世界的基本规律,并为科学技术的发展提供理论基础和应用方向。
静电力电荷之间的吸引与排斥

静电力电荷之间的吸引与排斥静电力是自然界中一种非常重要的力,它主要作用于电荷之间,即带电物体之间的相互作用力。
在电荷之间,出现了吸引和排斥两种现象,这是由于电荷的性质所决定的。
本文将详细讨论静电力电荷之间的吸引与排斥现象。
静电力的基本概念静电力是由电荷之间的相互作用所产生的一种力。
根据电荷性质的不同,静电力可以分为两种情况:同性电荷之间的排斥,异性电荷之间的吸引。
同性电荷之间的排斥同性电荷指的是两个电荷的正负性相同,即都是正电荷或都是负电荷。
当两个正电荷或两个负电荷之间靠近时,它们会发生排斥现象,相互之间会有一个互相推开的力。
这是由于同性电荷所带的电场相互作用所导致的。
同性电荷之间的排斥现象在我们日常生活中是比较常见的。
例如,当我们梳头发时,头发上积聚的负电荷会使头发之间发生排斥,因此我们的头发会显得蓬松起来。
异性电荷之间的吸引异性电荷指的是两个电荷的正负性相反,即一个为正电荷,一个为负电荷。
当两个异性电荷之间靠近时,它们会发生吸引现象,相互之间会有一个互相拉拽的力。
这是由于异性电荷所带的电场相互作用所导致的。
异性电荷之间的吸引现象也是我们日常生活中比较常见的。
例如,当我们用橡皮擦在头发上时,头发上的电子会被橡皮带走,头发上就会带上一定的正电荷,而橡皮则带有负电荷。
因此,头发与橡皮之间会发生电荷的吸引,头发会被橡皮吸附在一起。
总结静电力是自然界中一种重要的力,它主要作用于电荷之间的相互作用。
根据电荷性质的不同,静电力可以分为同性电荷之间的排斥和异性电荷之间的吸引两种情况。
同性电荷之间的排斥是由于同性电荷所带的电场相互作用而产生的,而异性电荷之间的吸引则是由于异性电荷所带的电场相互作用导致的。
了解静电力的吸引与排斥现象有助于我们更好地理解自然界中的电荷相互作用。
同时,对于工程和科学领域的应用也具有重要意义。
静电力的研究不仅有助于科学的发展,还有助于我们更好地利用电荷的性质进行实际应用。
静电力电荷之间的吸引与排斥现象是物理学中一门重要的研究课题,我们在日常生活中也能够观察到它们的存在。
静电力和电荷电荷之间的排斥和吸引力

静电力和电荷电荷之间的排斥和吸引力静电力是物体由于电荷分布不均匀而产生的一种力。
电荷是物体带有的一种基本属性,在物质中可以通过摩擦、接触和感应等方式形成。
一、静电力的形成当物体带有电荷时,电荷之间会产生相互作用,表现为排斥力和吸引力。
这种作用被称为静电力。
静电力的大小与电荷的大小和距离有关,遵循库仑定律。
库仑定律表示了两个点电荷之间的静电力的大小与距离的关系。
根据该定律,两个电荷之间的静电力与它们的电荷量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
换句话说,当电荷量增大或距离减小时,静电力增强;反之,当电荷量减小或距离增大时,静电力减弱。
二、电荷的性质电荷有两种性质:正电荷和负电荷。
正电荷和负电荷之间会产生相互吸引力,同种电荷之间会产生相互排斥力。
当两个物体带有正电荷时,它们之间会产生相互排斥的静电力。
同样地,当两个物体带有负电荷时,它们之间也会产生相互排斥的静电力。
然而,当一个物体带有正电荷而另一个物体带有负电荷时,它们之间会产生相互吸引的静电力。
这是由于正电荷和负电荷之间存在相互吸引的性质所致。
三、应用和实例静电力和电荷之间的排斥和吸引力在日常生活和科学研究中有着广泛的应用。
1. 静电吸附:静电力的相互吸引性质用于静电吸附技术中。
在印刷、油墨喷涂、粉尘收集等工艺中,通过利用静电力将物质吸附到另一个物体上,实现精确的涂覆和清洁效果。
2. 静电放电:静电力的相互排斥性质导致静电的积累和放电现象。
当电荷积累到一定程度时,静电力会引起放电,产生闪电、静电火花等现象。
这一现象在雷雨天气中尤为明显。
3. 静电除尘:静电力的排斥效应被广泛应用于静电除尘器。
静电除尘器利用电荷之间的相互排斥力,使颗粒物质带电并被捕集,从而实现空气中颗粒物的除尘效果。
4. 静电保护:静电力的积累可能导致电击、火灾等危险。
为了保护人们的生命财产安全,静电防护措施得到了广泛的关注和应用。
例如,在油库、化工厂等易发生静电积累的场所,采取地静电接地、提供导电层等措施,以防止静电引发的意外事故。
2电荷间相互作用规律讲述

8
R
-4
F1
8 -4 電荷均勻分布
8 4 4 2C
22
2R 2
F2
K 22
F2 2R2 1
2
F1 K 8 4 32
R2
四、库仑定律的应用 小结1)电荷间相互作用规律:同性相 斥,异性相吸,大小用库仑定律来计 算
2)电荷间作用力为一对作用力与反作 用力,遵循牛顿第三定律。
3)库仑定律的适用条件:真空中静止 点电荷间的相互作用(均匀带电体之 间,均匀带电球壳间也可)
静电力是一种“性质力”,同样具有力的共性,遵循牛顿 定律和力的合成法则
要点探究讲练互动
点电荷的认识
学案导引 1.什么样的电荷能视为点电荷? 2.点电荷是否意味着电荷量很小?
1.点电荷是无尺寸、无形状但有电荷量的一 个理想化模型.在实际测量中,只有当带电 体间的距离比它们自身的尺寸大得多,以至 于带电体的形状和尺寸对相互作用的影响可 以忽略不计时,带电体才可以视为点电荷(类 似于力学中的质点).
F
q
F
Kqq r2
Kqq不变时, F
1 r2
F q
r
F
Kqq r2
F4
K
2q 3q
3r 2
6 9
Kqq r2
2 3
F
⒈关于元电荷的理解,下列说法中正确的是(
) BD
A.元电荷就是电子
B.元电荷是表示电子所带电荷量数值相等的电荷量
C.元电荷就是质子
D.物体所带的电荷量只能是元电荷的整数倍
⒉两个相同的金属小球,带电量之比为1:7,相距为r,两者相互
范例解说:
两电量均为+q 的固定点电荷相距 r,其库仑静电力
点电荷之间的相互作用能.ppt

一、点电荷之间的相互作用能 以三点电荷为例,相距无穷远,则无相互作用
q1 不动
A1 0
q2 在 q1 作用下由无穷远移至 r12 处,做功
A2
r1 2
q2 E1 • dl
q2
q1
4 0r12
q2U12
q1 在q2 处的电位
q3 在q1 和 q2 作用下由无穷远移至 r23 处,做功
dWe
edV
Q2
8r 2
dr
电场的能量为:
We
edV
Q2
8
R2 dr r R1 2
Q2 ( 1 1 ) 1
Q2
8 R1 R2 2 4 R1R2
R1 R2
2021/5/24
22
球形电容器的电容为C=4[R1R2/(R1+R2),所 以由电容器储存的电能We=Q2/2C,也能得到 同样的答案.电容器的能量是储存于电容器的 电场之中的
解 (1 )两极板的间距为d和2d时,平行板电容器的电
容分别为
C1
0
S d
,C2
0
S 2d
板极上带电± Q时所储的电能为
W1
1 2
Q2 C1
1 Q2d
2 0S
,W2
1 2
Q2 2d
0S
2021/5/24
14
故两极板的间距拉开到2d后电容器中电场能量的增量为
W=W2-W1
1 2
Q2d
0S
(2)设两极板之间的相互吸引力为F ,拉开两极板时所加 外力应等于F ,外力所作的功A=Fd ,所以
r
r1 3
r2 3
A3 q3 E • dl q3 E1 • dl q3 E2 • dl
静电力电荷之间的斥力和吸引力

静电力电荷之间的斥力和吸引力静电力是指由电荷引起的作用力。
当两个电荷之间存在相互作用时,它们会受到斥力或吸引力的影响。
这种相互作用是由电荷之间的静电力所引发的。
本文将详细探讨静电力电荷之间的斥力和吸引力。
一、斥力的产生当两个电荷之间具有相同的电荷性质(同性电荷)时,它们会受到斥力的作用。
这种作用力使得两个电荷相互推开,试图增加它们之间的距离。
要理解斥力的原理,我们需要回顾一下电荷之间的相互作用机制。
根据库仑定律,两个点电荷之间的静电作用力的大小和方向与它们之间的距离及电荷量有关。
具体而言,两个点电荷之间的作用力与它们之间的距离的平方成反比,与它们之间的电荷量的乘积成正比。
当两个电荷之间距离较近,并且它们的电荷量较大时,斥力就会变得更加显著。
二、吸引力的产生当两个电荷之间具有不同的电荷性质(异性电荷)时,它们会受到吸引力的作用。
这种作用力使得两个电荷相互靠近,试图减小它们之间的距离。
同样,吸引力的产生也可以通过库仑定律来解释。
当两个电荷之间的距离较远,并且它们的电荷量较小时,吸引力较弱。
但当它们之间的距离减小并且电荷量增加时,吸引力会变得更加明显。
三、电荷大小与作用力的关系根据库仑定律,两个电荷之间的作用力与它们之间的电荷量的乘积成正比。
换句话说,电荷量越大,作用力就越强。
因此,当两个电荷的电荷量相同时,它们之间的作用力也相等;当电荷量不相等时,作用力会发生差异。
四、斥力与吸引力的应用斥力和吸引力在生活中有多种应用。
例如,静电吸附是一种常见的现象,我们常常能够观察到物体之间的吸引力。
举个例子,当我们将气球擦拭后,它会贴在墙壁上。
这是因为我们擦拭气球时,给予它带电,使其带有一个静电正电荷。
而墙壁本身带有一个静电负电荷,产生了吸引力,从而使气球贴在墙上。
此外,斥力和吸引力在工业生产中也有广泛的应用。
例如,静电吸附可用于半导体生产过程中的清洗和固定物体。
同时,利用静电力还可以实现电子设备的静电保护和防雷措施。
相互作用规律同性相斥异性相吸。

例2:一摆长为L的单摆, 摆球质量为m,带有负
“水流星”模型
电荷,电量为q,如果
-
悬点A处放一正电荷,
F电
电量也为q,要使摆能
G
在竖直平面内作完整的
圆周运动,如图所示,
A+
则摆在最低点的速度最
小值为多少?
最高点临界条件:
T=0
-V
选用物理规律: 向心力公式+E守恒
学以致用
练习2:两个带同种电荷的相同金属小球( 两球距离远大于小球的直径)所带电量 分 别 为 Q1 , Q2 , 现 让 它 们 接 触 后 再 放 回原处,那么它们的相互作用与原来相 比(AC ) A. 可能变大 B. 可能变小
解:Q3共受F1和F2两个力的作用,Q1=Q2=Q3=Q,相互间的距离 r 都相同,
所以
Q1
Q2 9.0109 2106 2
r F1=F2=K 2 =
0.52
N
=0.144 N
根据平行四边形定则,合力是:
Q2
F2 Q3
30° F
F1
F 2F1 cos30 0.25 N
合力的方向沿Q1与Q2连线的垂直平分线向外.
它们只能从一个物体转移到另一个物 体,或者从物体的一部分转移到另一 部分。
四 电量( Q ):
定义: 物体所带电荷数量的多少。
单位:库仑 ( C )。 五 元电荷 1906到1917年,密立根用液滴法测定了
电子电荷,证明微小粒子带电量的变化是
不连续的,它只能是元电荷 e 的整数倍,
即粒子的电荷是量子化的。 迄今所知:电子是自然界中存在的最小负
4 库仑力的方向:在它们的连线上。
同种电荷
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电荷间作用力大小跟什么有关?
(1)电荷之间的作用力随电荷量的增大而增大 (2)电荷之间的作用力随距离的增大而减小
以上我们只是定性的研究,真正定量的研究 是由法国学者库仑完成的。
这种电荷之间的相互作用力叫做静电力或库仑力。
库伦实验
:
使A 带正电,之后取一与A 、B 完全相同的带正电的球C ,当C 靠近A 时,静电力使银丝有一个扭 转角,力越大,扭转角度越大。
改变A 、C 的距离看扭转程度得:
改变A 、C 的电量看扭转程度得:
结论:
1、库仑实验的结果是:在真空中两个点电荷间作用力跟它们的电量的乘积成正比,跟它们间的距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上,这就是库仑定律。
2
1F r ∝12F q q ∝122q q F k r =
若两个点电荷q
1,q
2
静止于真空中,距离为r,如图3所示,则q
1
受到q
2
的作用力F
12
为
式中F
12、q
1
、q
2
、r诸量单位都已确定,分别为牛(N)、库(C)、
9×109 N·m2/C2
q2受到q1的作用力F21与F12互为作用力与反作用力,它们大小相等,方向相反,统称静电力,又叫库仑力。
2、应用条件:真空中、点电荷
3、什么是点电荷?
简而言之,带电的质点就是点电荷。
点电荷的电量、位置可以准确地确定下来。
正像质点是理想的模型一样,点电荷也是理想化模型。
真正的点电荷是不存在的,但是,如果带电体间的距离比它们的大小大得多,以致带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计时,这样的带电体就可以看成点电荷。
均匀带电球体或均匀带电球壳也可看成一个处于该球球心,带电量与该球相同的点电荷。
4、库仑定律的应用
1、两个点电荷q1=1C、q2=1C相距r=1m,且静止于真空中,求它们间的相互作用力。
这时F在数值上与k相等,这就是k的物理意义:k在数值上等于两个1C的点电荷在真空中相距1m时的相互作用力。
2、真空中有A、B两个点电荷,相距10cm,B的带电量是A的5倍。
如果A电荷受到的静电力是10-4N,那么B电荷受到的静电力应是下列答案中的哪一个?
A .5×10-4N
B .0.2×10-4N
C .10-4N
D .0.1×10-4N
3、两个完全相同的均匀带电小球,分别带电量q 1=2C 正电荷,q 2=4C 负电荷,在真空中相距为r 且静止,相互作用的静电力为F 。
(1)今将q 1、q 2、r 都加倍,相互作用力如何变?
(2)只改变两电荷电性,相互作用力如何变? (3)只将r 增大4倍,相互作用力如何变?
(4)将两个小球接触一下后,仍放回原处,相互作用力如何变? (5)接上题,为使接触后,静电力大小不变应如何放置两球?
4、两个正电荷q 1与q 2电量都是3C ,静止于真空中,相距r=2m 。
(1)在它们的连线AB 的中点O 放入正电荷Q ,求Q 受的静电力。
(2)在O 点放入负电荷 Q ,求Q 受的静电力。
(3)在连线上A 点的左侧 C 点放上负点电荷q 3,q 3=1C 且AC=1m ,求q 3所受静电力。
5、.课堂小结
(1)电荷间相互作用规律:同性相斥,异性相吸,大小用库仑定
(2)电荷间作用力为一对相互作用力,遵循牛顿第三定律。
(3)库仑定律适用条件:真空中静止点电荷间的相互作用力(均匀带电球体间、均匀带电球壳间也可)
1、关于库仑定律,下列说法正确的是:()
A.库仑定律适用于点电荷,点电荷其实就是体积最小的带电体;
B.根据F=k q
1q
2
/r2,当两个带电体间的距离趋近于零时,库仑力将趋向无穷大;
C.带电量分别为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:真空和点电荷。
1.下列关于点电荷的说法中,正确的是
A.只有体积很小的带电体才能看作点电荷.
B.体积很大的带电体一定不是点电荷.
C.当两个带电体的形状对它相互作用力的影响可忽略时,这两个带电体可看作点电荷
D.任何带电球体,都可看作电荷全部集中于球心的点电荷
2、孤立的A、B两点电荷相距R,A的电量是B的a倍,A的质量是B的b倍,已知A受到的静电力大
小为F,则B受到的静电力大小为()
A.F B.(a+b)F C.(a—b)F D.abF
3、带电量分别为+4Q和-6Q的两个相同的金属小球,相距一定距离时,相互作用力的大小为F。
若把它们接触一下后,再放回原处,它们的相互作用力的大小变为
A.F/24 B.F/16 C.F/8 D.F/4
4、真空中甲、乙两个固定的点电荷,相互作用力为F,若甲的带电量变为原来的2倍,乙的带电量变为原来的8倍,要使它们的作用力仍为F,则它们之间的距离变为原来的()A.2倍 B.4倍
C.8倍 D.16倍
5如图,两个带异种电荷的小球A、B,A用绝缘杆固定在B的正上方,两球相距d时恰好平
衡,若将B向上移动d/4仍要它平衡,可采用的方法是()
A.仅使q A减小到原来的3/4
B.仅使q B减小到原来的9/16
C.使q A和q B均减小到原来的3/4
D .使q A 和q B 均减小到原来的1/4
6、两个半径为R 的带电球所带电荷量分别为+q 1和+q 2,当两球心相距3R 时,相互作用的静电力大小为( )
A
B C D 无法确定
8、如图所示,+Q 1和-Q 2是两个可自由移动的电荷,且Q 2=4Q 1.现再取一个可自由移动的点电荷Q 3放在Q 1与Q 2连接的直线上,欲使整个系统平衡,那么( ) A .Q 3应为负电荷,放在Q 1的左边. B .Q 3应为负电荷,放在Q 2的右边 C .Q 3应为正电荷,放在Q 1的左边. D .Q 3应为正电荷,放在Q 2的右边.
9、两个通草球带电后相互推斥,如图所示。
两悬线跟竖直方向各有一个夹角α、β,且两球在同一水平面上。
两球质量用m 和M 表示,所带电量用q 和Q 表示。
若已知α>β,则一定有关系( ) A .m>M B .m<M C .q>Q D .q<Q
10、如图所示,完全相同的金属小球A 和B 带有等量电荷,系在一个轻质绝缘弹簧两端,放在光滑绝缘水平面上,由于电荷间的相互作用,弹簧比原来缩短了x 0,现将不带电的和A 、B 完全相同的金属球C 先与A 球接触一下,再与B 球接触一下,然后拿走,重新平衡后的压缩量变为 ( D ) A.x 0/4 B .x 0/8 C 大于x 0/8 D.小于x 0/8
11、如图,把一个带电小球A 固定在光滑的水平绝缘桌面上,在桌面的另一处放置带电小球B 。
现给B
12
2(3)q q F k
R =122(3)q q F k
R >12
2(3)q q F k
R
<M,Q
一个沿垂直AB方向的速度v0,下列说法中正确的是( C )
A.若A、B为异性电荷,B球一定做圆周运动
B.若A、B为异性电荷,B球可能做匀变速曲线运动
C.若A、B为同性电荷,B球一定做远离A的变加速曲线运动
D.若A、B为同性电荷,B球的动能一定会减小
10、.两个质量均为m=2×10-6kg的小球,悬于长l=40cm的
细丝线上.丝线的另一点固定于同一点O.当使两球带上等量同种电荷后,两球互相排斥使两丝线间形成α=60°的夹角(图1-28).求每个小球的带电量.
1、将一定量电荷Q分给A、B两不带电绝缘导体小球,要使两球相隔一定
距离时有最大的作用力,则A球分得的电量q应为多少?
2、有3个完全相同的金属小球A、B、C,A带电荷量7Q,B带电荷量-Q,C球不带电,今将A、B固定起来,然后C反复与A、B球接触,最后移去C球,求A、B间的相互作用力变为原来的多少?
3、如图所示,q1、 q2、 q3分别表示在一条直线上的三个点电荷,已知距离如图,三个电荷都处于平衡状态,则q 为()电荷,q 为()电荷,q1、 q2、 q3大小之比是:
()
4、在竖直放置的半径为R的光滑半圆形绝缘细管的圆心O处放一点电荷。
现将质量为m、电荷量为+q 的小球从半圆的水平直径端点A静止释放,小球沿细管滑到最低点B时,对管壁恰好无压力,则置于圆心处的点电荷带什么电?电量大小为多少?
16、如图,真空中有两根绝缘线棒组成V字形装置,处于竖直平面内,棒上各穿一个质量为m的小球,球可沿棒无摩擦地滑下,两球都带+Q的电量,现让两小球从同一高度由静止开始滑下,求两球相距多远时速度最大?。