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上海高中物理补习班                                                    新王牌教育高二物理辅导  第五讲 电荷的相互作用 ——真空中库仑定律及应用 一、库仑定律   库仑定律是 1784 年至 1785 年间法国物理学家查尔斯·库仑 通过扭秤实验总结出来的。扭秤的结构如下（右图）：在细金属丝 下悬挂一根秤杆，它的一端有一小球 A，另一端有平衡体 P，在 A 旁还置有另一与它一样大小的固定小球 B。为了研究带电体之间的 作用力，先使 A、B 各带一定的电荷，这时秤杆会因 A 端受力而偏 转。转动悬丝上端的悬钮，使小球回到原来位置。这时悬丝的扭 力矩等于施于小球 A 上电力的力矩。如果悬丝的扭力矩与扭转角 度之间的关系已事先校准、标定，则由旋钮上指针转过的角度读 数和已知的秤杆长度，可以得知在此距离下 A、B 之间的作用力。     1．库仑定律内容：真空中两个点电荷间的相互作用力，跟它们的电荷量的乘积成正比， 跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。  Q Q 2 ．库仑定律的公式F k 1 2 ，F 叫库仑力或静电力，也叫电场力，F 可以是引力也 2 r 可以是斥力。 公式中各量均取国际单位时，各物理量的单位必须是： F ：N 、 Q：C、 r ：m 。 9 2 2 K ：静电力恒量，重要的物理常数K=9.0×10 Nm /C ，其大小是用实验方法确定的。 3 ．库仑定律的适用范围：适用于点电荷，理解为带电体只为一点，电荷集中于该点，r 即为两个带电体之间距离。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。  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。不能单 Q Q 纯地从数学意义上去考虑，以为 r→0 时，由F k 1 2 便可得到 F 为无穷大了，事实上， 2 r 当 r→0 时，带电体便不能看作点电荷，公式也不再适用了。  新王牌教育高二物理学习辅导资料  上海高中物理补习班                                                    新王牌教育高二物理辅导  5 ．库仑力具有力的共性，高一时学过的重力，弹力，摩擦力是并列的。它具有力的一切 性质。  6．F 是 Q 与 Q 之间的相互作用力，F 是 Q 对 Q 的作用力，也是 Q 对 Q 的作用力的大 1 2 1 2 2 1 小，是一对作用力和反作用力，即大小相等方向相反。不能理解为 Q Q ，受的力也不等。  1 2   例1、两个半径相等体积不能忽略的金属球相距r,它们带有等量同种电荷q时，相互间的库仑 力为F ，若距离不变，它们带有等量异种电荷q时，库仑力为F ，则两力大小（ ） 1 2 A ．F ＞F