高中物理—库仑定律 st
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库仑定律公式及内容库仑定律(Coulomb's Law)是电磁学中最基本的定律,由法国物理学家克劳德·库仑在1785年发表。
该定律描述了电荷之间万有引力的大小及方向,即电荷间相互作用的实际情况。
这个定律是电磁学的基础,也是其余电磁学理论的基础之一。
库仑定律的公式和内容如下:1. 库仑定律的公式:F=k \frac{Q_1Q_2}{r^2}其中,F为两个电荷之间的作用力,Q1、Q2分别为两个电荷的数量,r为两个电荷之间的距离,k为一个常数,值为9×109N・m2/C2 。
2. 库仑定律的内容:(1)电荷之间的作用力是相互的,即两个电荷之间的作用力是对称的,两个电荷的作用力相等而方向相反。
(2)电荷之间的作用力是成正比的,即两个电荷的电荷数量越多,作用力越大;反之,如果电荷数量越少,作用力越小。
(3)电荷之间的作用力是成反比的,即两个电荷之间的距离越远,作用力越小;反之,如果两个电荷之间的距离越近,作用力越大。
库仑定律是电磁学中最基本的定律,它描述了电荷之间作用力的大小和方向,即两个电荷之间作用力的大小及方向是互相影响的。
库仑定律表明,两个电荷之间的作用力是成正比、成反比的,即两个电荷的电荷数量越多,作用力越大;反之,如果两个电荷之间的距离越远,作用力越小。
此外,库仑定律也表明,两个电荷之间的作用力是相互的,即两个电荷之间的作用力是对称的,两个电荷的作用力相等而方向相反。
库仑定律的发现和发展是人类对电磁学研究的重要贡献,它不仅为电磁学奠定了基础,也成为后来其他电磁学理论的基础之一。
库仑定律是电动势和电场的基本定律,在电工、无线电、光学、声学等科学领域都有着广泛的应用。
库仑定律有助于我们理解和控制电场,是研究电力学的基础定律,也是电子技术的基础。
库仑定律公式及内容库仑定律是电磁学中最基本的定律之一,描述了两个点电荷之间的相互作用力与它们的电荷量和它们之间的距离的关系。
库仑定律可以用数学公式表示如下:\[F=\frac{k\cdot q_1\cdot q_2}{r^2}\]其中,F表示两个电荷之间的相互作用力,k是库仑常量,q1和q2分别是两个电荷的电荷量,r是两个电荷之间的距离。
库仑定律是通过对电荷的性质进行实验观察总结出来的,它揭示了电荷量相同的两个点电荷之间的相互作用力于它们的电荷量的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
根据库仑定律,如果两个电荷都是正电荷或都是负电荷,它们之间的作用力是吸引力;如果两个电荷一个为正电荷一个为负电荷,它们之间的作用力是斥力。
库仑定律与万有引力定律具有相似性。
它们都是属于中心力场的定律,即只与两个物体之间的距离有关。
不同的是,库仑定律描述的是两个电荷之间的相互作用力,而万有引力定律描述的是两个物体之间的相互引力。
库仑定律的重要性在于它为电磁学的其他定律和原理提供了基础。
例如,由库仑定律可以推导出电场的概念和分布电荷的电场。
库仑定律也是电磁感应和电磁波等现象的基础。
库仑定律的应用广泛。
在物理学和化学的研究中,库仑定律用于计算和解释电荷间的相互作用力和引力。
在工程学中,库仑定律用于电力系统设计和电荷分布的分析。
在生物学中,库仑定律被用于研究细胞内和分子间的相互作用力等。
需要注意的是,库仑定律只适用于两个点电荷之间的相互作用力计算。
在实际情况中,电荷分布一般是连续的,并不是离散的点电荷。
对于连续电荷分布的情况,需要使用积分来计算相互作用力。
总之,库仑定律是电磁学中最基本的定律之一,描述了两个点电荷之间相互作用力与它们的电荷量和它们之间的距离的关系。
它具有重要的理论和实际应用价值,为电磁学提供了基础。
第2节 库仑定律一、库仑定律1. 库仑力电荷间的相互作用力,也叫做静电力。
2. 点电荷带电体间的距离比自身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可忽略时,可将带电体看做带电的点。
它是一种理想化的物理模型。
(1). 点电荷是理想模型只有电荷量,没有大小、形状的理想化模型,类似于力学中的质点,实际中并不存在,是一种科学的抽象,其建立过程反映了一种分析处理问题的思维方式。
(2). 带电体看成点电荷的条件实际的带电体在满足一定条件时可近似看做点电荷。
一个带电体能否看成点电荷,不能单凭其大小和形状确定,也不能完全由带电体的大小和带电体间的关系确定,关键是看带电体的形状和大小对所研究的问题有无影响,若没有影响,或影响可以忽略不计,则带电体就可以看做点电荷。
3. 库仑定律(1)内容:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与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。
(2)表达式:F =k q 1q 2r2,k 叫做静电力常量,k =9.0×109 N·m 2/C 2。
(3)适用条件:真空中的点电荷。
(4)库仑力①库仑力也称为静电力,它具有力的共性。
②两点电荷之间的作用力是相互的,其大小相等,方向相反。
③方向判断:利用同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断。
4. 库仑定律的两个应用(1)应用库仑定律计算两个可视为点电荷的带电体间的库仑力。
(2)应用库仑定律分析两个带电球体间的库仑力。
①两个规则的均匀带电球体,相距比较远时,可以看成点电荷,库仑定律也适用,二者间的距离就是球心间的距离。
②两个规则的带电金属球体相距比较近时,不能被看成点电荷,此时两带电球体之间的作用距离会随电荷的分布发生改变。
如图甲,若带同种电荷时,由于排斥而作用距离变大,此时F <k Q 1Q 2r2;如图乙,若带异种电荷时,由于吸引而作用距离变小,此时F >k Q 1Q 2r2。
库仑定律库仑定律(英文:Coulomb's law):是电磁场理论的基本定律之一。
真空中两个静止的点电荷之间的作用力与这两个电荷所带电量的乘积成正比,和它们距离的平方成反比,作用力的方向沿着这两个点电荷的连线,同名电荷相斥,异名电荷相吸。
公式:F=k*(q1*q2)/r^2 。
库仑定律成立的条件:真空中;静止;点电荷。
(静止是在观测者的参考系中静止,中学计算一般不做要求)库仑定律:法国物理学家查尔斯·库仑于1785年发现,因而命名的一条物理学定律。
库仑定律是电学发展史上的第一个定量规律。
因此,电学的研究从定性进入定量阶段,是电学史中的一块重要的里程碑。
库仑定律阐明,在真空中两个静止点电荷之间的相互作用力与距离平方成反比,与电量乘积成正比,作用力的方向在它们的连线上,同号电荷相斥,异号电荷相吸。
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。
上述结论可表示为F=KQ1.Q2/r²,式中,K是静电常量。
如果各个物理量都采用国际制单位,即电荷量的单位用C(库),力的单位用N,距离的单位用m,则K=9.0×910N·m²/C²定义:真空中两个静止点电荷之间的互相作用力,与它们的距离的2次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
验证: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。
物理意义(1)描述点电荷之间的作用力,仅当带电体的半径远小于两者的平均距离,才可看成点电荷(2)描述静止电荷之间的作用力,当电荷存在相对运动时,库仑力需要修正为电磁力(Lorentz力)。
但实践表明,只要电荷的相对运动速度远小于光速c,库仑定律给出的结果与实际情形很接近。
注意事项(1)库仑定律只适用于计算两个点电荷间的相互作用力,非点电荷间的相互作用力,库仑定律不适用。
在高三物理中,电场是一个重要的知识点。
以下是关于库仑定律和电荷守恒定律的深刻理解:
1. 库仑定律(Coulomb's Law):库仑定律描述了两个电荷之间相互作用的力的大小。
根据库仑定律,两个电荷之间的力与它们的电荷量成正比,与它们之间的距离的平方成反比。
数学表达式为F = k * (|q₁| * |q₂|) / r²,其中F 是相互作用力的大小,k 是库仑常数,q₁和q₂是两个电荷的电荷量,r 是它们之间的距离。
深刻理解库仑定律包括以下几个方面:
-电荷量越大,相互作用力越大。
-两个电荷之间的距离越近,相互作用力越大。
-相互作用力遵循正负吸引、同号排斥的规律。
-库仑定律适用于静止电荷之间的相互作用。
2. 电荷守恒定律(Law of Conservation of Charge):电荷守恒定律指出,在一个封闭系统中,总电荷量始终保持不变。
简单来说,电荷不能被创建或消灭,只能通过传递或转移改变位置。
深刻理解电荷守恒定律包括以下几个方面:
-一个系统中的正电荷总量等于负电荷总量。
-在一个封闭系统中,电荷可以从一个物体传递到另一个物体,但总
的电荷量不会改变。
-电荷守恒定律适用于任何情况下的电荷转移和传递。
深刻理解库仑定律和电荷守恒定律有助于理解电场中电荷之间的相互作用和电荷的行为。
它们是理解静电力、电场强度和电势能等相关概念的基础,也是进一步学习电磁学和电动力学的重要基础。
⾼中物理库伦定律的知识点详解 库仑定律是物理学习中重要的知识点,下⾯店铺的⼩编将为⼤家带来库仑定律的介绍,希望能够帮助到⼤家。
⾼中物理库伦定律的知识点 库伦定律的内容 真空中两个静⽌的点电荷之间的相互作⽤⼒,与它们的电荷量的乘积成正⽐,与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;同名电荷相斥,异名电荷相吸。
库伦定律的公式 库仑定律的概念⾥,规定了库仑⼒的物理公式:F=kq1q2/r2 库仑定律的适⽤条件是什么? 库仑定律反应的是电荷间基本相互作⽤的规律,库仑定律的适⽤条件有如下两条: 第⼀,上述库仑定律的计算式,只适⽤于两个点电荷间的基本相互作⽤⼒(库仑⼒)的计算。
如相互作⽤的双⽅是均匀带电的球体,则可将其视为电量集中于球⼼处的点电荷; 如相互作⽤的双⽅是不能视为点电荷的⼀般带电体,则应将其分割成若⼲⼩区域,使每⼀⼩区域内所带电荷均可视为点电荷,算出各⼩区域所受的库仑⼒后再求⽮量和。
第⼆,上述库仑定律的计算式,只适⽤于处在真空中的两个点电荷间的相互作⽤⼒(库仑⼒)的计算。
如果两个点电荷是处在某种电介质中,则其间相互作⽤的库仑⼒应在上式所计算出的数值基础上除以该介质的介电常数来修正,但通常中学物理阶段并不要求做这样的计算。
库仑定律的局限性 库仑定律没有解决电荷间相互作⽤⼒是如何传递的,甚⾄按照库仑定律的内容,库仑⼒不需要接触任何媒介,也不需要时间,⽽是直接从⼀个带电体作⽤到另⼀个带电体上的。
即电荷之间的相互作⽤是⼀种“超距作⽤”,然⽽另⼀批物理学家认为这类⼒是“近距作⽤”,电⼒通过⼀种充满在空间的弹性媒介——以太来传递。
英国科学家法拉第在研究电场时⾸先提出场的观点。
他认为电荷会在其周围空间激发电场,处于电场中的其他电荷将受到⼒的作⽤,即电荷与电荷的相互作⽤时通过存在于它们之间的场来实现的。
现代科学已经证实,相互作⽤不是“超距”的,但“近距”观点所假定的以太是不存在的,电荷之间存在相互作⽤⼒是通过电场来传递的,电荷之间相互作⽤的传递速度是光速。
库仑定律公式库仑定律的相关著作有电力定律,它主要应用在物理学上。
下面是店铺给大家整理的库仑定律公式,供大家参阅!库仑定律公式COULOMB’S LAW库仑定律——描述静止点电荷之间的相互作用力的规律真空中,点电荷 q1 对 q2的作用力为F=k*(q1*q2)/r^2 (可结合万有引力公式F=Gm1m2 /r^2来考虑) 其中:r——两者之间的距离r——从 q1到 q2方向的矢径k——库仑常数上式表示:若q1与q2同号,F12y沿r方向——斥力;若两者异号,则F12沿-r方向——吸力.显然q2对q1的作用力F21=-F12(1-2)在MKSA单位制中力F的单位:牛顿(N)=千克·米/秒2(kg·m/S2)(量纲:MLT-2)电量q的单位:库仑(C)定义:当流过某曲面的电流1 安培时,每秒钟所通过的电量定义为 1 库仑,即1库仑(C)=1安培·秒(A·S)(量纲:IT)比例常数k= 1/4pe0 (1-3)=9.0x10^9牛·米2/库2e0=8.854187818(71)×10-12库2/牛·米2(通常表示为法拉/米 ) 是真空介电常数英文名称:permittivity of vacuum说明:又称绝对介电常数。
符号为εo。
等于8.854187817×10-12法/米。
它是导自真空磁导率和光在真空中速度的一个无误差常量。
库仑定律注意事项(1) 库仑定律只适用于计算两个点电荷间的相互作用力,非点电荷间的相互作用力,库仑定律不适用。
(不能根据直接认为当r无限小时F 就无限大,因为当r无限小时两电荷已经失去了作为点电荷的前提。
)(2) 应用库仑定律求点电荷间相互作用力时,不用把表示正,负电荷的"+","-"符号代入公式中计算过程中可用绝对值计算,其结果可根据电荷的正,负确定作用力为引力或斥力以及作用力的方向。
通过实验,电荷间的相互作用力跟哪些因素有关。
把一带正电的物体放在A处,然后把系在丝线上的带正电的小球先后挂在P1、P2、P3等位置,我们可以通过细线偏离竖直位置的角度,判断小球受到的电场力作用大小,偏角越大,表示小球受到的电场力越大以上只是粗略了探究了静电力和哪些因素有关,进一步研究必须依靠更科学的方法和更精密的仪器首先,我们要建立物理模型,忽略次要因素,突出主要矛盾,在探究静电力时暂时忽略带电体的形状和大小,用一个带点的点来代表实际的带电体。
当带电体的形状、大小、电荷分布对电荷间的相互作用力的影响可以忽略时,带电体可看成带有点荷的点。
这样的点称为点电荷。
其次要设计精密的仪器和科学的实验方案【思考】1、电荷间的相互作用力和哪些因素有关?【概念解析】一、点电荷点电荷是一种________。
当带电体本身的几何尺寸比_________小很多时,带电体本身的大小可忽略,可以用一个带有______________来代替,这样的带电体就可以看做点电荷。
知识点二:库仑定律知识点讲解库仑定律二、库仑扭秤库仑定律是1784-1785年间库仑通过扭秤实验总结出来的。
扭秤的结构如下图。
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,在A 旁还置有另一与它一样大小的固定小球C 。
为了研究带电体之间的作用力,先使A 、C 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 、C 之间的作用力,并且通过悬丝扭转的角度可以比较力的大小。
由于当时还不知道如何确定电荷电量的大小,库仑用了一个很简单而巧妙的办法,使C 球带电后和A 球接触,它们带上相等的电荷量。
同理,也可以改变电荷量为原来的14、18等,解决了这个问题,就可以测出作用力和电荷量的关系了。
三、库仑定律1、内容:在真空中两个点电荷间的作用力跟它们电荷量的乘积成正比,跟它们之间距离的平方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
2、公式:122Q Q F kr。
(式中k =9.0×109N·m 2/C 2,叫静电力常量) 3、适用条件:真空中的点电荷。
4、两带电体间的库仑力是一对作用力与反作用力(大小相等、方向相反)5、注意:当两带电体离得较近时,它们不能视为点电荷,库仑定律不再适用,但它们之间仍存在库仑力。
【练一练】真空中有两个点电荷Q和q,它们之间的库仑力为F。
下面做法可以使它们之间的库仑力变为1.5F的是()A.使Q的电荷量变为2Q,使q的电荷量变为3q,同时使它们的距离变为原来的2倍B.使每个电荷的电荷量都变为原来的1.5倍,距离也变为原来的1.5倍C.使其中一个电荷的电荷量变为原来的1.5倍,距离变为原来的1.5倍D.保持电荷量不变,使距离变为原来的2/3倍考点一:点电荷、库仑定律的适用范围【例1】关于点电荷的说法,正确的是()A.只有体积很小的带电体,才能作为点电荷B.体积很大的带电体一定不能看作点电荷C.点电荷一定是电量很小的电荷D.两个带电的金属小球,不一定能将它们作为电荷集中在球心的点电荷处理【变式训练】1、关于点电荷,下列说法中正确的是()A.只有体积很小的带电体才能看成是点电荷B.体积较大的带电体一定不能看成是点电荷C.当两个带电体的大小形状对它们之间的相互作用的影响可忽略时,这两个带电体均可看成点电荷D.当带电体带电量很少时,可看成点电荷2、库仑定律的适用范围是()A.真空中两个带电球体间的相互作用B.真空中任意带电体间的相互作用C.真空中两个正点电荷间的相互作用D.真空中两个带电体的大小远小于它们之间距离3、如图所示,两个半径均为r的金属球放在绝缘支架上,两球心相距为3r,金属球带等量异种电荷,电荷量绝对值均为Q,两球之间的静电力为()A.等于229QkrB.大于229Qkr课堂练习C .小于229Q k rD .等于229Q k r考点二:库仑定律的简单计算【例1】两个带电量分别为-q 和+3q 的相同金属小球(均可视为点电荷),相距为r 时两者间库仑力的大小为F 。
两小球接触后相距r2时两球间的库仑力大小为( ) A .121FB .34F C .12FD .43F【总结】使用库仑定律计算时,电量用绝对值代入,作用力的方向根据“同种电荷相斥,异种电荷相吸”的规律定性判定。
完全相同的两个金属球带电荷量大小分别为q 1、q 2时,若q 1、q 2为同种电荷,则两球接触后电荷量平分,若q 1、q 2为异种电荷,则两球接触后电荷量先中和后平分。
【例2】如图所示的三个点电荷q 1、q 2、q 3,固定在一条直线上,q 2和q 3的距离为q 1和q 2距离的2倍,每个电荷所受静电力的合力均为零,由此可以判定,三个电荷的电荷量之比q 1∶q 2∶q 3为()A .(-9)∶4∶(-36)B .9∶4∶36C .(-3)∶2∶(-6)D .3∶2∶6【变式训练】1、真空中有A 、B 两个点电荷,相距10cm ,B 的带电量是A 的5倍。
如果A 电荷受到的库仑力是10-4N ,那么B 电荷受到的库仑力应是() A .5×10-4N B .0.2×10-4NC .1×10-4ND .0.1×10-4N2、真空中有两个固定的带正电的点电荷,其电量Q 1>Q 2,点电荷q 置于Q 1、Q 2连线上某点时,正好处于平衡,则 () A .q 一定是正电荷B .q 一定是负电荷C .q 离Q 2比离Q 1远D .q 离Q 2比离Q 1近3、两个完全相同的均匀带电小球,分别带电量q 1=2C 正电荷,q 2=4C 负电荷,在真空中相距为r 且静止,相互作用的静电力为F(1)今将q 1、q 2、r 都加倍,相互作用力如何变? (2)只改变两电荷电性,相互作用力如何变? (3)只将r 增大4倍,相互作用力如何变?(4)将两个小球接触一下后,仍放回原处,相互作用力如何变?(5)接上题,为使接触后,静电力大小不变应如何放置两球?4、如图所示,半径相同的两个金属球A、B带有相等的电荷量,相隔一定距离,两球之间相互吸引力的大小是F。
现在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()A.8FB.4FC.38FD.34F5、两个正电荷A、B,电量q1=q2=3C,静止于真空中,相距r=2m。
(1)在它们的连线AB的中点O放入正电荷Q,求Q受的静电力(2)在O点放入负电荷Q,求Q受的静电力(3)在连线上A点的左侧C点放上负点电荷q3,q3=1C且AC=1m,求q3所受静电力6、如图所示,等边三角形ABC,边长为L,在顶点A、B处有等量异性点电荷Q A,Q B,Q A=+Q,Q B=-Q,求在顶点C处的点电荷Q C所受的静电力。
【例4】两个大小相同的小球带有同种电荷,质量分别为m1和m2,带电荷量分别是q1和q2,用绝缘线悬挂后,因静电力而使两悬线张开,分别与中垂线方向成α1角和α2角,且两球处于同一水平线上,如图所示.若α1=α2,则下述结论正确的是()A.q1一定等于q2B.一定满足q1m1=q2m2挑战自我C .m 1一定等于m 2D .必须同时满足q 1=q 2、m 1=m 22、三个相同的金属小球1、2、3分别置于绝缘支架上,各球之间的距离远大于小球的直径.球1的带电荷量为q ,球2的带电荷量为nq ,球3不带电且离球1和球2很远,此时球1、2之间作用力的大小为F .现使球3先与球2接触,再与球1接触,然后将球3移至远处,此进1、2之间作用力的大小仍为F ,方向不变.因此可知 () A .n =3B .n =4C .n =5D .n =63、如图所示,在一条直线上有两个相距0.4m 的点电荷A 、B ,A 带电荷量为+Q ,B 带电荷量为-9Q 。
现引入第三个点电荷C ,恰好使三个点电荷处于平衡状态,问:C 应带什么性质的电荷,应放于何处?所带电荷量为多少?1、库仑定律的适用条件是什么?2、库伦定律的公式122Q Q F k r,若两个点电荷间的距离r 非常小,无限接近零,库仑力会变为无穷大,是否正确?1、下列哪些带电体可视为点电荷()A .电子和质子在任何情况下都可视为点电荷回家作业课堂总结B .在计算库仑力时均匀带电的绝缘球体可视为点电荷C .带电的细杆在一定条件下可以视为点电荷D .带电的金属球一定不能视为点电荷 2、对于库仑定律,下面说法正确的是()(多选)A .凡计算真空中两个点电荷间的相互作用力,就可以使用该公式B .两个带电小球即使相距非常近,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 .当两个半径为r 的带电金属球中心相距为4r 时,对于它们之间的库仑力大小,只取决于它们各自所带的电荷量3、两个半径为1cm 的导体球分别带上+Q 和-3Q 的电量,两球心相距90cm 时相互作用力为F ,现将它们碰一下后放在球心间相距3cm 处,则它们的相互作用力大小 ()A .300FB .1200FC .900FD .无法确定4、A 、B 、C 三点在同一直线上,AB ∶BC =1∶2,B 点位于A 、C 之间,在B 处固定一电荷量为Q 的点电荷.当在A 处放一电荷量为+q 的点电荷时,它所受到的电场力为F ;移去A 处电荷,在C 处放一电荷量为-2q 的点电荷,其所受电场力为 ()A .-F2B .F2C .-FD .F5、两个相同的金属小球(可视为点电荷)所带电量之比为1:7,在真空中相距为r ,把它们接触后再放回原处,则它们间的静电力可能为原来的 ()(多选) A .4/7 B .3/7 C .9/7D .16/76、真空中有两个完全相同的金属小球,A 球带q A =6.4×10-16C 的正电荷,B 球带q B =-3.2×10-16C的负电荷,均可视为点电荷,求:(1)当它们相距为0.5 m 时,A 、B 间的库仑力为多大?(2)若将两球接触后再分别放回原处,A 、B 间的库仑力又为多大?。