学案4章末总结电荷的相互作用一、库仑定律的基本应用带电体受静电力作用时,分析方法同力学中的方法:可以把力进行合成和分解,可以与其他力相平衡,同样满足平衡条件或牛顿第二定律,只不过比力学中多了一个静电力
例1如图1所示,两个正点电荷q1、q2的电荷量都是3C,静止于真空中,相距r=2m
图1(1)在它们的连线AB的中点O放入正点电荷Q,求Q受的静电力
(2)在O点放入负点电荷Q′,求Q′受的静电力
(3)在连线上A点左侧的C点放上负点电荷q3,q3=-1C且AC=1m,求q3受的静电力
解析(1)在A、B连线的中点上,放入的正点电荷Q受到两个正点电荷q1、q2静电力的作用,这两个力大小相等,方向相反,所以合力为零
(2)如果在O点放入负点电荷Q′,仍然受到两个大小相等,方向相反的力,合力仍然为零
(3)在连线上A的左侧放入负点电荷q3,则受到q1和q2向右的吸引力,大小分别为F1=和F2=,其中x为A、C之间的距离
q3受的静电力为F=F1+F2,代入数据得F=3×1010N,方向沿AB的连线由A指向B
答案(1)0(2)0(3)3×1010N,方向沿AB的连线由A指向B二、静电力作用下的三电荷平衡问题同一直线上的三个自由点电荷,彼此间存在相互作用的静电力,在三个电荷都处于平衡状态的情况下,每个电荷受其余两个电荷的作用力的合力为零,因此可以对三个电荷分别列平衡方程求解(解题时只需列其中两个电荷的平衡方程即可)
同一直线上的三个自由点电荷都处于平衡状态时,电荷间的关系为:“两同夹异”、“两大夹小”、“近小远大”
例2如图2所示,带电荷量分别为+q和+4q的两点电荷A、B,相距L,求在何处放一个什么性质的点电荷,才可以使三个点电荷都处于平衡状态
图2解析由平衡条件知,点电荷必在A、B之间,且带负电
设该电荷带电荷量为Q,距A为r,则距B为L-r,根据库仑定律,对A、B列平衡方程: