5.库仑定律虽然只给出了点电荷之间的静电力公式,但是任一带电体都有可以看作是由许许多多点电荷组成的。只要知道了带电体上的电荷分布情况,根据库仑定律和力的合成法则,就可以求出任意带电体之间的静电力。

[范例精析]

例1 两个完全相同的金属小球A、B,A球带电量为+5.0×10-9C,B球带电量为-7.0×10-9C,两球相距1m。问:它们之间的库仑力有多大?若把它们接触后放回原处,它们之间的相互作用力为多大?

解析 两球未接触时,球间库仑力

F=kQ1Q2/r2=9×109×5.0×10-9×7.0×10-9/12=3.15×10-7(N)

两球接触后,部分电荷中和,剩余净电荷为-2×10-9C,由于两金属球完全相同,净电荷均分,各带-1.0×10-9C,此时两球间库仑力

F´=kQ´12/r2=9×109×(1.0×10-9)2/12=9.0×10-9(N)

拓展 两带电导体接触时,净电荷的分配与导体的形状、大小等因数有关。对两个完全相同金属球(1)若接触前分别带电为Q1、Q2,则接触后两球带电均为(Q1+Q2)/2;(2)若接触前分别带电Q1、-Q2,则接触后两球带电均为(Q1-Q2)/2。其实,库仑在实验研究电荷间相互作用而得到库仑定律的过程中,就是利用以上方法来改变和控制电荷的电荷量的。

例2 从库仑定律的公式F = KQ1Q2 /r2 看出,当两个电荷间的距离趋近于零时,两电荷间的作用力将变为无限大,这种说法正确吗?为什么?

答:这种说法不正确。因为库仑定律的适用范围是真空中的点电荷,当两电荷间的距离趋近于零时,任何小的带电体都不可能再看作是点电荷了,因而它们之间的作用力的大小已不能用库仑定律进行计算和判断。

[能力训练]

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