静电力(库伦力)
●多个点电荷之间的作用力:
叠加原理
●任意3个点上的电荷作用力
库伦力的合成
注:静电力为矢量,关于力的合成知识复习第2课。
[1]库伦定律
两个点电荷之间的作用力F(N)为:
Q1Q2为电荷(C)
r为电荷间的距离(m)
k为真空中的比例系数(空气中的也几乎相同),
力的方向:在两个电荷所确定的直线上,当两电荷的符号不同时为引力,符号相同时为排斥力。
[2]库伦定律的矢量表示
库伦定律的矢量表达式为
r0为电荷之间作用力的单位矢量
r为电荷之间的距离
两个电荷Q(C)之间的作用力F(N),通常把相互之间的排斥力作为正方向
库伦定律
真空中或空气中的两个带电体,当带电体之间的距离比带电体的大小充分大的时候,相互之间的作用力可以看作与点电荷之间的作用力类似。两个带电体之间作用力的大小与两个带电体的电荷的乘积成正比,与两个带电体之间的距离的二次方成反比,该静电力也称为库伦力。
力的方向在带电体连线的方向上,相互作用力方向向外的,称为排斥力,记为正。(www.daowen.com)
多个点电荷之间的作用力
电荷之间的作用力,大小和方向都可以用矢量来表示,多个点电荷存在的情况下,求其中的某个电荷上(里)的作用力,需要考虑除此电荷之外的其他各个电荷与该电荷之间的相互作用力,然后用矢量合成来表示该矢量的大小和方向。
在多个点电荷同时存在时,任意两个电荷之间独立的作用力,不会因为其他电荷的存在而改变。因此,可以通过分别计算两两电荷之间的作用力,然后通过矢量合成而计算最终的合力,也就是实际的作用力,这种方法称为叠加原理。
例题1
如图所示,真空中的两个电荷电量分别为3×10-6C、1.2×10-5C,它们之间的距离为9cm,求两个电荷之间的静电力。
【例题1解】
两个电荷之间的静电力F(N)为
例题2
如图所示,一个边长为6cm的等边三角形,以为顶点,2×10-6C、-2×10-6C、2×10-6C的三个点电荷分别位于三角形的三个顶点ABC的位置,求顶点A所受到的静电力。
【例题2解】
顶点AB间的静电力为
顶点AC间的静电力为
如图所示,顶点A所受的静电力FAB和FAC的合力大小为
FA=|FAB|=|FAC|=10N
例题3
在例题1的条件下,A、B两点所定的一条直线上,放置另一个电荷于A、B点之间,求在A、B点之间的电荷所受合力为0的位置。
【例题3解】
假设电荷Q位于A、B点之间的C点的位置,当A、C点之间的距离为x时,在C点上的电荷受到的力FCA、FCB(N)为
因为,这两个力是正反作用力,FCA=FCB,所以:,x=0.03m或=-0.09m
到A点的距离为3cm时,它所受到的静电力的合力为0。
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