库仑定律如何理解

  • A+
所属分类:高二物理

什么叫库仑力

高中物理研究的电场主要是静电场,所谓库仑力其实就是静电力,它是静电场中两个电荷间相互作用力。

库仑定律如何理解

库仑定律内容

库仑定律是由法国物理学家库仑根据扭秤实验总结出静电场的基本定律,它标志中电场的研究从定性走向定量。

  • 库仑定律内容:真空中两个电荷间的相互作用力与电荷电量的乘积成正比,与电荷间距离的平方成反比。库仑力的方向在它们连线上,根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
  • 库仑定律公式

库仑定律如何理解

其中,k=9x109N·m2/c2,表示静电力常量。r指的是两电荷质主距离。

  • 库仑定律公式适用条件:真空中或空气中的点电荷
  • 库仑力是矢量,它的方向:根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断。如下图,A带正电,B带负电。AB的力向左,BA的力向右,并且FAB=FBA。也就是说,库仑力是一对等值、反向、共线的相互作用力,遵循牛顿第三定律。

库仑定律如何理解

运用库仑定律计算时,只需要将q的绝对值代公式。库仑定律如何理解

经典例题

1、两金属球半径都是r,带电量分别为+Q+q,两球彼此相距L,且L远大于r。如图所示,则它们之间的库仑力为(  

库仑定律如何理解库仑定律如何理解库仑定律如何理解

答案:B

解析:由于Lr,可知两电荷可看成点电荷,可以直接运用库仑定律公式计算库仑力的大小。故选B

2、若上题L没有远大于r,其他条件不改变,则它们之间的库仑力为(  

库仑定律如何理解

答案:D

解析:由于L没有远大于r,说明两电荷不再是点电荷,此时不能直接运用库仑定律公式计算,但可以定性做出判断。

由于两电荷都是正电荷,彼此之间会相互排斥,导致电荷不是均匀分布在两球上。对A球,电荷主要集中在球左侧,B球主要集中在右侧,因此电荷间距实际要大于(2r+L),如下图甲所示。

设想,如果是理想的点电荷,库仑力肯定是等于kQq/(2r+L)2。由于实际距离变大了,所以库仑力肯定会比可视为点电荷时的库仑力要小。故答案选D

如果AB球是异种电荷,则电荷分布如下图的乙图,则答案又是选B

库仑定律如何理解

库仑定律小结

  • 库仑定律适用条件是点电荷,对于两带电体只要它属于点电荷,计算库仑力时可以直接代公式计算。
  • 对于非点电荷,不能直接代公式计算库仑力大小。但可以借助库仑定律做定性比较。若两电荷是异种电荷,库仑力F> kQq/r2,若两电荷是同种电荷,库仑力F< kQq/r2

发表评论

:?: :razz: :sad: :evil: :!: :smile: :oops: :grin: :eek: :shock: :???: :cool: :lol: :mad: :twisted: :roll: :wink: :idea: :arrow: :neutral: :cry: :mrgreen: