20xx粵教版高中物理選修（3-1）12《探究靜電力》-預(yù)覽頁
【正文】 運(yùn)用，從而使問題迎刃而解． 例如：如圖 1 － 2 － 1 甲所示，一個(gè)半徑為 R 的圓環(huán)均勻帶電，ab 為一段極小的缺口，缺口長為 L ( L ? R ) ，圓環(huán)帶的電荷量為QL( 正電荷 ) ，在圓心處放置一帶電荷量為 q 的負(fù)點(diǎn)電荷，試求負(fù)點(diǎn)電荷受到的庫侖力． 圖 1 － 2 － 1 如圖 1 － 2 － 1 乙所示，在環(huán)上任取對(duì)稱的兩點(diǎn) ( 或兩小段 ) P 、Q ， P 對(duì) O 點(diǎn)處的負(fù)電荷產(chǎn)生吸引力 FP，同樣 Q 對(duì) O 點(diǎn)處的負(fù)電荷產(chǎn)生吸引力 FQ，這兩個(gè)力大小相同，方向相反，合力為零．同理還可取 P ′ 、 Q ′ 等等相互對(duì)稱的點(diǎn)，都具有相同的結(jié)論．而圓環(huán)正是由無數(shù)這樣的點(diǎn)組成的，不難發(fā)現(xiàn)，在這樣的圓環(huán)中心處的點(diǎn)電荷受力為零． 圖 1 － 2 － 2 再回到題圖，只有與 ab 缺口相對(duì)稱的一小段沒有與之相對(duì)稱的對(duì)象存在．因此處于 O 點(diǎn)處的點(diǎn)電荷受到的力就是與 ab 缺口相對(duì)稱的一小段 a ′ b ′ ( 如圖 1 － 2 － 2 所示 ) 對(duì)它產(chǎn)生的吸引力，由于a ′ b ′ 很短 ( L ? R ) ，可將其視為點(diǎn)電荷，其帶電荷量為 Q ′ ＝QL2π R － L m 2 /C 2 9 .0 10 9 N 一、點(diǎn)電荷的理解及應(yīng)用 1 ． 點(diǎn)電荷是理想化的物理模型 點(diǎn)電荷是只有電荷量，沒有大小、形狀的理想化的模型，類似于力學(xué)中的質(zhì)點(diǎn)，實(shí)際中并不存在． 2 ． 帶電體看成點(diǎn)電荷的條件 如果帶電體間的距離比它們自身的大小大得多，以至于帶電體的形狀和大小對(duì)相互作用力的影響很小，就可以忽略帶電體的形狀、大小等次要因素，只保留對(duì)問題有關(guān)鍵作用的電荷量，帶電體就能看成點(diǎn)電荷．這樣處理會(huì)使問題大為簡化，對(duì)結(jié)果又沒有太大的影響， 是物理學(xué)上經(jīng)常用到的方法． 3 ． 點(diǎn)電荷只具有相對(duì)意義 點(diǎn)電荷是一個(gè)相對(duì)的概念，一個(gè)帶電體能否看做點(diǎn)電荷，是相對(duì)于具體問題而言的，不能單憑其大小和形狀確定． 例如：一個(gè)半徑 10 c m 的帶電圓盤，如果考慮它和 10 m 處某個(gè)電子的作用力，就完全可以把它看做點(diǎn)電荷；而如果這個(gè)電子離圓盤只有 1 m m ，那么這一帶電圓盤又相當(dāng)于一個(gè)無限大的帶電平面． 另外，帶電體的線度比相關(guān)的距離小多少時(shí)才能看做點(diǎn)電荷，還與問題所要求的精度有關(guān)．從宏觀意義上討論電子、質(zhì)子等帶電粒子時(shí)，完全可以把它們視為點(diǎn)電荷． 4 ． 注意區(qū)分點(diǎn)電荷與元電 荷 ( 1) 元電荷是電荷量，點(diǎn)電荷是帶電體的抽象．兩者的內(nèi)涵不同． ( 2) 電子、質(zhì)子的帶電量等于元電荷，研究宏觀問題時(shí)，電子、質(zhì)子均可看做點(diǎn)電荷．點(diǎn)電荷的帶電量可能較大也可能較小，但一定是元電荷的整數(shù)倍． 二、對(duì)庫侖定律的理解 1 ．適用范圍：適用于真空中兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用． ( 1) 在空氣中庫侖定律也近似成立． ( 2) 對(duì)于不能看成點(diǎn)電荷的帶電體不能直接應(yīng)用庫侖定律求解，但我們可以用一組點(diǎn)電荷來替代實(shí)際的帶電體，從而完成問題的求解． ( 3) 兩個(gè)均勻帶電球體間的庫侖力也可利用庫侖定律計(jì)算，此時(shí)， r 應(yīng)指兩球體的球 心距． 2 ．當(dāng)多個(gè)帶電體同時(shí)存在時(shí)，每一對(duì)帶電體間的庫侖力仍遵守庫侖定律．某一帶電體同時(shí)受多個(gè)庫侖力作用時(shí)，可利用力的平行四邊形定則求出其合力． 3 ．庫侖定律中的常量 k ，只有在采用國際單位制單位時(shí)，它的值才是 109 N2 Qr2 ＝4 kQ2r2 . 原來 A 、 B 間的作用力 F ＝ k 1
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