高中物理選修3-1復(fù)習(xí)，庫(kù)倫定律知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

　　一、電荷間的相互作用

　　1.點(diǎn)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(gè)幾何點(diǎn)。這樣的帶電體就叫做點(diǎn)電荷。點(diǎn)電荷是一種理想化的物理模型。VS質(zhì)點(diǎn)

　　2.帶電體看做點(diǎn)電荷的條件：

　�、賰蓭щ婓w間的距離遠(yuǎn)大于它們大�。�

　�、趦蓚�(gè)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(kù)侖定律

　　法國(guó)工程學(xué)天才庫(kù)侖(C．A．Coulomb，1736—1806)是試圖通過(guò)直接測(cè)量來(lái)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(dòng)摩擦定律f=μN。他還是研究和制作扭秤的專(zhuān)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(xì)絲的長(zhǎng)度、直徑、切變彈性模量等有關(guān)。

　　庫(kù)侖在1784至1785年間設(shè)計(jì)制作了一臺(tái)精巧的能夠測(cè)出10 -8N 微弱作用力的扭秤，用以測(cè)量?jī)蓚�(gè)帶同號(hào)電荷的點(diǎn)電荷之間的電斥力。所謂點(diǎn)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(wèn)題時(shí)，它的形狀和電荷在其中的分布就無(wú)關(guān)緊要了，因此我們可以把它抽象成一個(gè)幾何點(diǎn)。點(diǎn)電荷的概念類(lèi)似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，是一種理想化的物理模型。

　　庫(kù)侖的扭秤實(shí)驗(yàn)如上圖所示，在金屬細(xì)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(dòng)細(xì)絲上端的旋鈕，可使A球回復(fù)到原來(lái)位置。由于細(xì)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(guò)的角度成正比，所以電力矩的大小可以通過(guò)扭轉(zhuǎn)角來(lái)比較和測(cè)量。庫(kù)侖認(rèn)定，與引力中的質(zhì)量類(lèi)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(guò)扭秤的轉(zhuǎn)角比較各種距離下A、B兩球之間的電力。庫(kù)侖測(cè)出，當(dāng)兩球間距離之比為36： 18 ： 8.5時(shí)，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(shí)，其間的電力增大為4倍和16倍。由此他得出：兩個(gè)帶同種電荷的點(diǎn)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(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)的結(jié)論。

　　庫(kù)侖扭秤實(shí)驗(yàn)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(kù)侖的假定。據(jù)美國(guó)科學(xué)史家霍爾頓考證，庫(kù)侖也曾用帶電金屬球A、B做過(guò)實(shí)驗(yàn)�？紤]到兩個(gè)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(gè)帶電的金屬小球和另一個(gè)不帶電的完全相同的金屬小球接觸，前者的電量就會(huì)分給后者一半。庫(kù)侖用這個(gè)方法，獲得了電量分別為q，q/2，q/4，q/8 …的帶電小球，用來(lái)研究電力和電量的關(guān)系，得出了或者說(shuō)驗(yàn)證了電力與A、B兩球所帶電量乘積成正比的事

　　把上述實(shí)驗(yàn)規(guī)律概括起來(lái)，可用文字表述為：在真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)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(duì)庫(kù)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(wú)限接近于零時(shí)f就變的無(wú)限大，這是一個(gè)有問(wèn)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(méi)有問(wèn)題的，但是問(wèn)題是這個(gè)公式不是數(shù)學(xué)公式，而是個(gè)物理公式，公式里的物理量都有實(shí)際意義，當(dāng)r很小的時(shí)候首先電荷的大小就不再是遠(yuǎn)小于他們之間的距離了，也就是當(dāng)r小到一定程度時(shí)，電荷就失去了作為點(diǎn)電荷的條件，既然電荷不能被看成點(diǎn)電荷，那么庫(kù)倫定律公式也就不適用了。

　　（2）當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)帶電體同時(shí)存在時(shí)，每?jī)蓚�(gè)帶電體之間的電荷間相互作用力仍然遵守庫(kù)侖定律。

　�。�3）當(dāng)某一個(gè)帶電體同時(shí)受到多個(gè)帶電體對(duì)它的庫(kù)侖力作用時(shí)，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(jì)算庫(kù)侖力的大小和判斷庫(kù)侖力的方向兩者分別進(jìn)行，也就是計(jì)算庫(kù)侖力時(shí)把兩個(gè)點(diǎn)電荷的電荷量數(shù)值帶入公式時(shí)不把正負(fù)號(hào)帶入公式，然后再根據(jù)兩個(gè)點(diǎn)電荷的電性進(jìn)行庫(kù)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(kù)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(kù)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(shí)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(kù)侖力的大小和方向：

　　第一點(diǎn)，確定研究對(duì)象q1和q2。

　　第二點(diǎn)，找出q1和q2之間的距離。

　　第三點(diǎn)，根據(jù)公式求庫(kù)侖力。

　　第四點(diǎn)，根據(jù)q1q2電性求力的方向。

　�。�3）庫(kù)倫力疊加原理，對(duì)于兩個(gè)以上點(diǎn)電荷組成的系統(tǒng)，其中每一個(gè)點(diǎn)電荷所受的總的靜電力，等于其他點(diǎn)電荷分別單獨(dú)存在時(shí)對(duì)該點(diǎn)電荷的作用力的矢量和，這就是疊加原理，計(jì)算時(shí)也就是同樣遵循平行四邊形法則。

　　五.關(guān)于三個(gè)自由的點(diǎn)電荷只受庫(kù)侖力作用下平衡的問(wèn)題：

　　（1）三個(gè)點(diǎn)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(jiǎn)單記憶成“兩同夾一異，兩大夾一小，近小遠(yuǎn)大”