第2节 静电力__库仑定律
1．物理学上把本身的大小比相互之间的距离小得
多的带电体叫做点电荷。 2．库仑定律的公式F＝k2
2
Q1Q29
2(k＝9.0×10 rN·m/C)，成立条件是真空中的点电荷。 3．静电力叠加原理：任一带电体受多个带电体作
用，其所受静电力合力，就是这几个带电体作用力的矢量和。 4．知道静电力F＝k别。
Q1Q2m1m2
的区2与万有引力F＝Grr2
一、静电力与点电荷模型 1．静电力
(1)定义：电荷间的相互作用力，也叫库仑力。
(2)影响静电力大小的因素：两带电体的形状、大小、电荷量、电荷分布、二者间的距离等。
2．点电荷
(1)物理学上把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体叫做点电荷。是一种理想化模型。
(2)两个带电体能否视为点电荷，要看它们本身的线度是否比它们之间的距离小得多，而不是看物体本身有多大。
二、库仑定律 1．内容
真空中两个点电荷之间的相互作用力F的大小，跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成正比，跟它们的距离r的二次方成反比；作用力的方向沿着它们的连线。同种电荷相斥，异种电荷相吸。
2．表达式
库仑定律的公式F＝k3．静电力叠加原理
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Q1Q2922
2，式中k叫做静电力常量，k的数值是9.0×10_N·m/C。 r对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷所受的总的静电力，等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷的作用力的矢量和。
三、静电力与万有引力的比较
不同点 相同点 描述对象 力的性质 产生原因 公式的形式 力的方向 静电力F＝kQ1Q2 r2万有引力F＝Gm1m2 r2两点电荷间的力 引力或斥力 物体带电 两质点间的力 只有引力 物体有质量 都与距离的二次方成反比，与质量或电荷量的乘积成正比 力的方向均在相互作用物体的连线上
1．自主思考——判一判
(1)点电荷是指带电荷量很小的带电体。(×)
(2)点电荷是一个带有电荷的几何点，它是实际带电体的抽象，是一种理想化的模型。(√)
(3)库仑力的大小与电性没有关系。(√) (4)对于库仑定律公式F＝kQ1Q2
，当r→∞时，F→0；当r→0时，F→∞。(×) r2(5)两球之间的库仑力，其r一定是两球之间的距离。(×) (6)库仑扭秤实验和卡文迪许扭秤实验都运用了放大的思想。(√) 2．合作探究——议一议
(1)点电荷、元电荷、检验电荷是同一种物理模型吗？它们的区别在哪里？
[提示] 不是同一种物理模型。点电荷是一种理想化的物理模型，其自身的大小在所研究的问题中可以完全忽略；元电荷是最小的电荷量，e＝1.60×10
－19
C；检验电荷是指带电
量很小，不足以给其所探测的电场造成影响的理想电荷，是一种理想化模型。
(2)真空中，两个带异种电荷的小球，在相距不太远时，它们之间的静电力能否用F＝
kQ1Q2
去求解？ r2
[提示] 带电小球具有一定大小的半径，当它们相距不太远时，两小球不能看成点电荷，
公式F＝kQ1Q2
不再适用。 r2
(3)两带电体之间如何确定是否考虑重力？
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[提示] 当两个微观带电粒子相隔一定距离时，它们之间既有静电力，也有万有引力。因为微观粒子(电子、质子、原子核、离子等)之间的静电力远比它们之间的万有引力大得多，万有引力往往忽略不计。对于一些质量较大的带电小球、液滴、灰尘等，一般要考虑重力作用。
对库仑定律的理解
1．库仑定律的适用条件：(1)真空；(2)点电荷。
这两个条件都是理想化的，在空气中库仑定律也近似成立。 2．静电力的大小计算和方向判断一般分开进行 (1)大小计算
利用库仑定律计算大小时，不必将表示电性的正、负号代入公式，只代入q1、q2的绝对值即可。
(2)方向判断
在两电荷的连线上，同种电荷相斥，异种电荷相吸。
3．库仑定律严格适用于真空中两个点电荷的相互作用，但两个均匀带电球体相距较远时也可视为点电荷，r应指两球体的球心距离。
1．对于库仑定律，下列说法中正确的是( ) A．凡计算两个点电荷间的作用力，就可以使用公式F＝kB．两个带电小球即使距离非常近，也能用库仑定律
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
解析：选C 库仑定律适用于真空中的点电荷之间的静电力的计算。由此可判断选项A、B均错误。两点电荷间的库仑力符合牛顿第三定律，选项C正确。根据库仑定律，两点电荷1
的电荷量各减为原来的一半时，库仑力减为原来的，选项D错误。
4
2.如图1-2-1所示，半径相同的两个金属小球A、B，带有电荷量相等的电荷，相隔一定距离，两球之间的相互吸引力的大小是F。今让第三个半径相同的不带电的金属小球先后与A、B两球接触后移开。这时，A、B两球之间的相互作用力的大小是( )
Q1Q2
r2
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图1-2-1
A. 8C.3F 8
FB. 4D.3F 4
F解析：选A 因A、B间有吸引力，故A、B带异种电荷，设A带电荷量qA＝＋Q，B带电－Q＋
2Q荷量qB＝－Q，又C不带电，它与A接触后qC＝qA′＝，再与B接触qC′＝qB′＝＝
22
Q－，根据库仑定律：F＝
4
QkqA
r224qBkQ＝2，F′＝2＝rr2
QQk·
kQ2F2＝。故选A。 8r8
3.两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上，两球面最近距离为r，带等量异种电荷，电荷量为Q，则两球间的静电力( )
图1-2-2
Q2
A．等于k2
9rQ2
C．小于k2
9rQ2
B．大于k2 9rQ2
D．等于k2
r解析：选B 两球间距和球本身大小差不多，不符合简化为点电荷的条件，所以不能用库仑力公式计算。我们可以根据电荷间的相互作用规律进行定性分析：由于两带电体带等量异种电荷，电荷间相互吸引，因此电荷在金属球上的分布不均匀，会向正对的一面集中，电
Q2
荷间的距离比3r小。根据库仑定律，静电力一定大于k2，电荷的吸引不会使电荷全部集9rQ2
中在相距为r的两点上，所以静电力不等于k2。故选项B正确。
r
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库仑定律在力学中的应用
[典例] 两根光滑绝缘棒在同一竖直平面内，两棒与水平面间均成45°角，棒上各穿有一个质量为m、带电荷量为Q的相同小球，如图1-2-3所示。现两小球均处于静止状态，求两球之间的距离L。
图1-2-3
[思路点拨]
确定 进行 平衡态库仑定律
→→→
研究对象受力分析求库仑力 求L[解析] 对其中一个小球受力分析，受竖直向下的重力、垂直于棒的
Q2
弹力、水平方向的库仑力，三者的合力为零。库仑力F＝k2，有平衡关系
LF＝tan 45°， mg解之得L＝ [答案]
库仑力跟重力、弹力、摩擦力一样，都是性质力，受力分析时应包括库仑力。正确判断库仑力的大小和方向后，即可将题目转化为力学问题，然后根据力学知识进行求解。
1.如图1-2-4所示，两个带电球，大球所带的电荷量大于小球所带的电荷量，可以肯定( )
kQ2
。 mgkQ2
mg
图1-2-4
A．两球都带正电 B．两球都带负电
C．大球受到的静电力大于小球受到的静电力 D．两球受到的静电力大小相等
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高中物理第1章静电场第2节静电力库仑定律教学案鲁科版选修
