2022-2023年高中物理竞赛 电场1.2库仑定律课件

§1.2库仑定律一点电荷模型"点电荷"实际上是一个带电体,若带电体的线度比带电体之间的距离小得多时,它们之间的作用力只取决于它们的电荷量和距离,而与其它因素无关.满足这个条件的带电体叫做点带电体,简称"点电荷".带电体能否被看作点电荷,不仅取决于带电体本身的大小,而且取决于它们之间的距离.二库仑定律1、定义真空中两个静止的点电荷间的静电力服从的规律叫库仑定律.2、内容及数字表达式（1）两个点电荷间的静电力大小相等而方向相反,并且沿着它们的联线;同号电荷相斥,异号电荷相吸;（2）静电力的大小与各自的电荷q1及q2成正比,与距离r的平方成反比,即其中k是比例常数,依赖于式中各量单位的选取.（1-1）三电荷的单位电磁学中最常用的单位制有高斯制和国际制.1、高斯制基本量为:长度、质量、时间、电荷量基本单位为:厘米、克、秒、静库电荷的单位:静库（即电荷的单位为基本单位）静库是通过令式（1-1）中的k=1而定义的当q1=q2=1及r=1时,且规定k=1,由上式F=1.即:当两个电荷相等的点电荷相距1厘米,而它们之间的电性力为1达因时,这两个点电荷的电荷均为1静库.k=1时,（1-4）2、国际制（MKSA制）基本量为:长度、质量、时间、电流强度基本单位为:米、千克、秒、安培（1）在国际单位制中,电荷的单位是库仑,库仑的定义为如果导线中载有1安培的稳恒（恒定）电流,则在1秒内通过导线横截面的电荷定义为1库仑,即1库仑=1安培·1秒（2）库仑定律中各量的单位已选定,所以k只能由实验测出.大量实验测得k=9×109牛顿·米2/库仑2在国际单位制有理制中引入新的恒量来代替k,表示为=8.9×10－12库仑2/牛顿·米2称为真空中的介电常数（量）,其含义见第三章.因此在国际单位制中,库仑定律表述为（1-5）四库仑定律的矢量形式1、矢量的表示（本书中矢量的表示法）推广2、库仑定律的矢量形式(1-6)q2q1表示点电荷1对2的作用力,作用在2上;由点电荷1指向2的单位矢.表示（1-6）表示点电荷2对1的作用力,作用在1上;由点电荷2指向1的单位矢.表示显然只要将q1和q2理解为可正可负的代数量,则（1-6）式可以同时反映静电力的大小和方向.例如:q1、q2同号,q1q2>0,则为排斥力,如图1;同向,q2q1图1q1、q2同号（排斥力）如果:q1、q2异号,q1q2<0,则为吸引力,如图2.反向,••图2q1、q2异号（吸引力）q1q2五（力的）叠加原理当空间有两个以上的点电荷时,作用于每一个电荷上的总静电力等于其它点电荷单独存在时作用于该电荷的静电力的矢量和,这就叫做叠加原理.叠加原理说明（1）一个点电荷作用于另一点电荷的力,总是服从库仑定律的,不论其周围是否存在其它电荷.（2）任何宏观带电体都可以分成无限多个带电元,将这些带电元视为点电荷,利用库仑定律和力的叠加原理,原则上可以解决静电学的全部问题.六库仑定律成立的条件和适用范围1、成立条件真空中静止的点电荷.可以推广到一个静止的源电荷对运动电荷的作用,但不能推广到运动的源电荷对静止电荷或运动电荷的作用.2、适用范围库仑定律在10－13厘米到109厘米的巨大范围内是可靠的.七库仑定律和万有引力定律的主要异同1、相同点:都是有心力,长程力;在形式上都服从距离平方反比关系和源量乘积的正比关系;2、不同点:①静电力既有引力也有斥力,而万有引力只有引力,没有斥力.例（补充）:计算氢原子内电子和原子核之间的静电作用力和万有引力,并比较两者大小.已知:距离r=0.529×10－10米,电子质量m=9.11×10－31千克,氢原子核质量M=1.67×10－27千克,电子和原子核所带电量q1=q2=1.6×10－19库仑,万有引力恒量G0=6.67×10－11牛顿·米2/千克2.解:据库仑定律,电子和原子核间的静电力为牛顿万有引力牛顿②两种力的作用强度不同,电磁作用远远大于万有引力的强度.可见在原子内,电子和原子核之间的静电力远比万有引力为大.在处理电子和原子核之间的相互作用时,常常只考虑静电力而忽略万有引力.*习题:1.2.2;1.2.3比值