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第二节 点电荷间的相互作用
学****目标
知识脉络
,知道点电荷是一种理想化模型.(难点)
.
,知道库仑定律,会利用库仑定律计算真空中静止的两点电荷间的相互作用力.(重点、难点)
点电荷
当一个带电体的大小比所研究问题中涉及的距离小得多时,带电体的形状和电荷的分布都无关紧要了,这时,带电体可以被看做一个带电荷的点,,点电荷也是一种理想化的物理模型.
.(×)
.(√)
.(×)
带电体在什么情况下可以看做点电荷?
【提示】 研究电荷之间的相互作用力时,当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略时,这样的带电体就可以看做点电荷.
点电荷是没有大小和形状,,它只是为了研究问题方便而人为抽象出来的.
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带电体间的距离比它们自身尺度的大小大得多,以至带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计,、大小等次要因素,只保存对问题起关键作用的电荷量,这样的处理会使问题大为简化,对结果又没有太大的影响,,是相对于具体问题而言的,,带电荷量不一定很少,带电体很小,不一定可视为点电荷;带电体很大,也不一定不能视为点电荷.
( )
,这两个带电体可看成点电荷
【解析】 带电体能否看成点电荷,不能以体积大小、,带电体的形状、大小等因素的影响可以忽略,.
【答案】 D
,正确的选项是( )
【导学号:75392023】
,当它们的距离远大于半径时,带电体可视为点电荷
【解析】 尽管天体体积很大,但假设其间距远大于半径时,其体积的影响可忽略,可以视为点电荷,应选项A错误,,应选项B、C错误.
【答案】 D
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3.(多项选择)关于点电荷,以下说法中正确的选项是( )
,它是实际带电体的抽象,是一种理想化的模型
,所带电荷量不一定很少
,只要满足一定的条件也可以看成点电荷
【解析】 点电荷是实际的带电体在一定条件下抽象出的一种理想化模型,这个条件是带电体大小和形状在研究问题中对相互作用力的影响可以忽略不计.
【答案】 ABD
点电荷间相互作用的规律
:真空中两个静止点电荷间的相互作用力跟它们所带电荷量的乘积成正比,跟它们之间距离的二次方成反比,.
:.
:F=k.
:k=×109_N·m2/C2.
:如果q1和q2的符号相反,它们之间的相互作用力是吸引力;如果q1和q2的符号相同,那么它们之间的相互作用力是排斥力.
.(×)
,也能用库仑定律计算库仑力的大小.(×)
,不管它们的电荷量是否相等,它们之间的库仑力大小一定相等.(√)
有人认为,由F=k知,当r→0时,F→∞.你认为这一结论正确吗?为什么?
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【提示】 ,确实如此,但从物理角度分析,→0时,带电体不能视为点电荷,库仑定律已不再适用,当然也就不能用该公式来计算库仑力的大小了.
:库仑定律仅适用于真空中的两个点电荷间的相互作用,在空气中可认为近似适用.
,有人根据公式F=,设想当r→0时可得出F→∞,但从物理角度分析,:当r→0时两电荷已失去了作为点电荷的前提条件,何况实际电荷一定都有大小,根本不会出现r→→0时,不能再利用库仑定律计算两电荷间的相互作用力.
:首先,在计算库仑力的大小时,不必将表示电性的符号代入公式计算,只将电荷量的绝对值代入即可;其次,再根据同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引的规律判断力的方向;最后,计算过程中注意统一单位,各量必须都采用国际单位制.
,以下说法正确的选项是( )
,就可以使用公式F=k
,也能用库仑定律
,不管它们的电荷量是否相同,它们之间的库仑力大小一定相等
=知r→0时,F→∞
【解析】 库仑定律只适用于真空中的点电荷,A错误;B、D中距离太近,不能看做点电荷,故B、D错误;两点电荷间的库仑力遵守牛顿第三定律,故C正确.
【答案】 C
,分别带有+4Q和-6Q的电荷量,两球相隔一定距离时,相互作用力的大小为F,假设把它接触后再放回原处,两球相互作用力的大小变为( )
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【导学号:75392023】
A. B.
C. D.
【解析】 根据库仑定律,两球未接触前的相互作用力的大小为F=,两个带电金属球相互接触,由于正、负电荷中和,总电荷量为4Q-6Q=-2Q,每个金属球带电-Q,金属球放回原处,相互作用力的大小变为F′=k,即F′=.
【答案】 A
­2­1所示,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,电荷量均为Q,两球间的静电力为以下选项中的哪一个( )
图1­2­1
【解析】 两球间距和球本身大小差不多,不符合简化成点电荷的条件,因为库仑定律的公式计算仅适用于点电荷,,电荷间相互吸引,因此电荷在导体球上的分布不均匀,会向正对的一面集中,,静电力一定大于k,电荷的吸引不会使电荷全部集中在相距为r的两点上,所以静电力也不等于k,正确选项为B.
【答案】 B
此题假设不考虑到库仑定律的适用条件,很容易根据库仑定律计算选择A.
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实际上在此题中两球不符合简化成点电荷的条件,因此不能用库仑定律计算.