庫侖定律:
“割補(bǔ)”法處理非點(diǎn)電荷間的靜電力問題:
在應(yīng)用庫侖定律解題時,由于其適用條件是點(diǎn)電荷,所以造成了一些非點(diǎn)電荷問題的求解困難,對于環(huán)形或球形缺口問題,“割補(bǔ)法”非常有效。所謂“割”是指將帶電體微元化,再利用對稱性將帶電體各部分所受電場力進(jìn)行矢量合成。所謂“補(bǔ)”是將缺口部分先補(bǔ)上,使帶電體能作為點(diǎn)電荷來處理。
靜電力作用的平衡與運(yùn)動類問題的解法:
帶電體在靜電力參與下的運(yùn)動,從運(yùn)動軌跡來看可以有直線運(yùn)動、曲線運(yùn)動;從運(yùn)動性質(zhì)來看可以是勻變速運(yùn)動,也可以是變加速運(yùn)動;從參與運(yùn)動的研究對象來看可以是單一的物體,也可以是多物體組成的系統(tǒng)等。物體或者系統(tǒng)在靜電力作用下處于平衡狀態(tài)或某種形式的運(yùn)動時,解決思路與力學(xué)中同類問題的解決思路相同,仍需選定研究對象后進(jìn)行受力分析,再利用平衡條件或牛頓運(yùn)動定律列方程求解。但需注意庫侖力的特點(diǎn),特別是在動態(tài)平衡問題、運(yùn)動問題中,帶電體間距離發(fā)生變化時,庫侖力也要發(fā)生變化,要分析力與運(yùn)動的相互影響。整體法與隔離法是解決連接體問題的有效方法,在通過靜電力聯(lián)系在一起的系統(tǒng),也要注意考慮整體法與隔離法的選擇。
知識拓展:
三個點(diǎn)電荷在相互間作用力作用下處于平衡時的規(guī)律
規(guī)律一:三個點(diǎn)電荷的位置關(guān)系是“同性在兩邊,異性在中間”:如果三個點(diǎn)電荷只在庫侖力的作用下能夠處于平衡狀態(tài),則這三個點(diǎn)電荷一定處于同一直線上,且有兩個是同性電荷,一個是異性電荷,兩個同性電荷分別在異性電荷的兩邊。
規(guī)律二:中間的電荷所帶電荷量是三個點(diǎn)電荷中電荷量最小的;兩邊同性電荷誰的電荷量小,中間異性電荷就距誰近一些.
證明:如圖所示,甲、乙、丙三個點(diǎn)電荷處于平衡狀態(tài),它們的電荷量分別為甲與乙、乙與丙之間的距離分別為設(shè)為正電荷,則為負(fù)電荷。由公式F=qE知,三個電荷能夠處于平衡狀態(tài),說明甲、乙、丙三個電荷所在處的合場強(qiáng)為0。
乙、丙兩點(diǎn)電荷在甲處產(chǎn)生的場強(qiáng)分別為
兩場強(qiáng)在甲處大小相等,方向相反,合場強(qiáng)等于零,故,由此式可知同理可證
規(guī)律三:三個點(diǎn)電荷的電荷量滿足
證明:三個點(diǎn)電荷能夠同時處于平衡狀態(tài),則三個點(diǎn)電荷之間的庫侖力相等,即
整理該式易得,
聯(lián)立兩式得
三個自由電荷都處于平衡狀態(tài)時,則口訣概括為 “三點(diǎn)共線,兩同夾異(同性在兩邊,異性在中間),兩大夾小,近小遠(yuǎn)大,高考不怕”。由此可以迅速、準(zhǔn)確地確定三個電荷的相對位置及電性。
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