2018-2019学年人教版选修3-11.3 电场强度 学案
2018-2019学年人教版选修3-11.3 电场强度 学案第3页

  解析两球未接触时,球间库仑力

     F=kQ1Q2/r2=9×109×5.0×10-9×7.0×10-9/12=3.15×10-7(N)

  两球接触后,部分电荷中和,剩余净电荷为-2×10-9C,由于两金属球完全相同,净电荷均分,各带-1.0×10-9C,此时两球间库仑力

  F´=kQ´1Q´2/r2=9×109×(1.0×10-9)2/12=9.0×10-9(N)

  拓展两带电导体接触时,净电荷的分配与导体的形状、大小等因数有关。对两个完全相同金属球(1)若接触前分别带电为Q1、Q2,则接触后两球带电均为(Q1+Q2)/2;(2)若接触前分别带电Q1、-Q2,则接触后两球带电均为(Q1-Q2)/2。其实,库仑在实验研究电荷间相互作用而得到库仑定律的过程中,就是利用以上方法改变和控制电荷的电荷量的。

 例2 从库仑定律的公式F= kQ1Q2/r2 看出,当两个电荷间的距离趋近于零时,两电荷间的作用力将变为无限大,这种说法正确吗?为什么?

  答:这种说法不正确。因为库仑定律的适用范围是真空中的点电荷,当两电荷间的距离趋近于零时,任何小的带电体都不可能再看作是点电荷了,因而它们之间的作用力的大小已不能用库仑定律进行计算和判断。

  例3相距L的点电荷A、B的带电量分别为+4Q和-Q,要引入第三个点电荷C,使三个点电荷都处于平衡状态,求电荷C的电量和放置的位置。

  解析由于每个点电荷都受到其它两个点电荷的库仑力作用,要处于平衡,其间的库仑力必沿同一条直线,因此A、B、C三个点电荷必须共线。A、B为异种点电荷,对C的库仑力为一斥一吸,C要平衡,不能放在A、B之间。由于A的电量大于B的电量,所以C应距A较远,距B较近。考虑到A、B也要平衡,所以C应放在B的右侧且带正电。

  设C在距离B为x处,带电量为Qc,则对C和B有

   4 kQQc/(L+x)2=kQQc/x2 ①

   4kQ2/L2=kQQc/x2 ②

由以上两式得x=L,Qc=4Q。

 

 拓展若A、B为同号点电荷,引入第三个电荷C,使三个点电荷均平衡,则C应放在何处?C的电性和电量如何?