高中物理選修3-1復(fù)習(xí)，庫倫定律知識點總結(jié)

　　一、電荷間的相互作用

　　1.點電荷：當(dāng)電荷本身的大小比起它到其他帶電體的距離小得多，這樣可以忽略電荷在帶電體上的具體分布情況，把它抽象成一個幾何點。這樣的帶電體就叫做點電荷。點電荷是一種理想化的物理模型。VS質(zhì)點

　　2.帶電體看做點電荷的條件：

　�、賰蓭щ婓w間的距離遠大于它們大�。�

　�、趦蓚�電荷均勻分布的絕緣小球。

　　3.影響電荷間相互作用的因素：①距離；②電量；③帶電體的形狀和大小

　　二、庫侖定律

　　法國工程學(xué)天才庫侖(C．A．Coulomb，1736—1806)是試圖通過直接測量來尋找電力規(guī)律的第一人。他原先研究力學(xué)，曾發(fā)現(xiàn)固體間的滑動摩擦定律f=μN。他還是研究和制作扭秤的專家，并得出扭秤金屬懸絲所受的扭力矩與扭轉(zhuǎn)角度成正比，比例系數(shù)與細絲的長度、直徑、切變彈性模量等有關(guān)。

　　庫侖在1784至1785年間設(shè)計制作了一臺精巧的能夠測出10 -8N 微弱作用力的扭秤，用以測量兩個帶同號電荷的點電荷之間的電斥力。所謂點電荷( point charge)，是指這樣的帶電體，它本身的幾何線度比起它到其他帶電體的距離小得多。于是，在研究問題時，它的形狀和電荷在其中的分布就無關(guān)緊要了，因此我們可以把它抽象成一個幾何點。點電荷的概念類似于力學(xué)中的質(zhì)點，是一種理想化的物理模型。

　　庫侖的扭秤實驗如上圖所示，在金屬細絲下懸掛一根秤桿，秤桿的一端是一帶電小球A，另一端有平衡體P．在A旁還置有另一與它大小一樣的固定帶電小球B。因A球受B球的電力使秤桿偏轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動細絲上端的旋鈕，可使A球回復(fù)到原來位置。由于細絲所受扭力矩等于A球所受電力矩，而扭力矩與旋鈕指針轉(zhuǎn)過的角度成正比，所以電力矩的大小可以通過扭轉(zhuǎn)角來比較和測量。庫侖認定，與引力中的質(zhì)量類似，電力的大小取決于A、B兩小球所帶電量的乘積，接著通過扭秤的轉(zhuǎn)角比較各種距離下A、B兩球之間的電力。庫侖測出，當(dāng)兩球間距離之比為36： 18 ： 8.5時，相應(yīng)的扭轉(zhuǎn)角為36°、144°、576°，即當(dāng)兩球間距離減小為一半和約四分之一時，其間的電力增大為4倍和16倍。由此他得出：兩個帶同種電荷的點電荷之間的相互排斥力和它們之間距離的平方成反比。這就是庫侖扭秤實驗的結(jié)論。

　　庫侖扭秤實驗的上述結(jié)果是用帶電木髓小球A和B得出的，電力與A、B兩球所帶電量乘積成正比是庫侖的假定。據(jù)美國科學(xué)史家霍爾頓考證，庫侖也曾用帶電金屬球A、B做過實驗。考慮到兩個相同的帶電金屬小球互相接觸后，它們各自所帶的電量相等，如果把一個帶電的金屬小球和另一個不帶電的完全相同的金屬小球接觸，前者的電量就會分給后者一半。庫侖用這個方法，獲得了電量分別為q，q/2，q/4，q/8 …的帶電小球，用來研究電力和電量的關(guān)系，得出了或者說驗證了電力與A、B兩球所帶電量乘積成正比的事

　　把上述實驗規(guī)律概括起來，可用文字表述為：在真空中兩個靜止點電荷間的作用力跟它們的電荷的乘積成正比，跟它們距離的平方成反比，作用力的方向在它們的連線上。

　　三、對庫倫公式的理解

　�。�1）有人根據(jù)公式得到這樣的結(jié)論當(dāng)r無限接近于零時f就變的無限大，這是一個有問題的結(jié)論，如果單單從數(shù)學(xué)公式的角度去看，得出這樣的結(jié)論是沒有問題的，但是問題是這個公式不是數(shù)學(xué)公式，而是個物理公式，公式里的物理量都有實際意義，當(dāng)r很小的時候首先電荷的大小就不再是遠小于他們之間的距離了，也就是當(dāng)r小到一定程度時，電荷就失去了作為點電荷的條件，既然電荷不能被看成點電荷，那么庫倫定律公式也就不適用了。

　�。�2）當(dāng)出現(xiàn)多個帶電體同時存在時，每兩個帶電體之間的電荷間相互作用力仍然遵守庫侖定律。

　�。�3）當(dāng)某一個帶電體同時受到多個帶電體對它的庫侖力作用時，依然可以用平行四邊形定則，求出其所受的合力。

　　（4）可以將計算庫侖力的大小和判斷庫侖力的方向兩者分別進行，也就是計算庫侖力時把兩個點電荷的電荷量數(shù)值帶入公式時不把正負號帶入公式，然后再根據(jù)兩個點電荷的電性進行庫倫力方向的判斷，同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引。

　�。�5）庫侖力也叫靜電力是按性質(zhì)命名的，不是效果力，他與重力彈力等一樣具有自己的特性，也同樣遵守牛頓第三定律。

　　四、庫侖力的求解與應(yīng)用

　�。�1）他具有一切力所具有的性質(zhì)，所以它是矢量，合成分解時同樣遵循平行四邊形定則，與其他性質(zhì)的力一起作用于物體上，使物體發(fā)生形變，產(chǎn)生加速度等。

　�。�2）如何確定庫侖力的大小和方向：

　　第一點，確定研究對象q1和q2。

　　第二點，找出q1和q2之間的距離。

　　第三點，根據(jù)公式求庫侖力。

　　第四點，根據(jù)q1q2電性求力的方向。

　�。�3）庫倫力疊加原理，對于兩個以上點電荷組成的系統(tǒng)，其中每一個點電荷所受的總的靜電力，等于其他點電荷分別單獨存在時對該點電荷的作用力的矢量和，這就是疊加原理，計算時也就是同樣遵循平行四邊形法則。

　　五.關(guān)于三個自由的點電荷只受庫侖力作用下平衡的問題：

　�。�1）三個點電荷一定在同一條直線上，同種電荷放在兩邊異種電荷放在中間，且靠近電量小了的一邊。

　�。�2）上一條可以簡單記憶成“兩同夾一異，兩大夾一小，近小遠大”