9.2.3库仑力作用下电荷的平衡问题-2022-2023学年高二物理同步课件（人教版2019必修第三册）.pptx

第三课时 库仑力作用下电荷的平衡问题第九章第九章 静电场及其应用静电场及其应用9.2库仑定律库仑定律库仑力作用下电荷的平衡问题库仑力作用下电荷的平衡问题【例例1 1】A A、B B两两个个点点电电荷荷，相相距距为为L L，A A带带有有9Q9Q的的正正电电荷荷，B B带带有有4Q4Q的正电荷的正电荷 （1 1）如如果果A A和和B B固固定定，应应如如何何放放置置第第三三个个点点电电荷荷q q，才才能能使使此此电荷处于平衡状态？电荷处于平衡状态？（2 2）如如果果A A和和B B不不固固定定，又又应应如如何何放放置置第第三三个个点点电电荷荷，使使系系统处于平衡状态，且求第三个点电荷的电量统处于平衡状态，且求第三个点电荷的电量q q的大小及电性的大小及电性.+AB B9Q4Q-q q 两个两个固定固定的的异种电荷异种电荷Q1Q2,如何放入第三如何放入第三个电荷个电荷q,才能使此电荷处于平衡状态才能使此电荷处于平衡状态?思考思考1.-+F FF F Q Q1 1Q Q2 2F F F FF F合合=0=0 库仑合力为零的点在两个异种电荷的连线的延长库仑合力为零的点在两个异种电荷的连线的延长线上，且线上，且靠近小电荷靠近小电荷所引入的电荷电性不限，电量不限所引入的电荷电性不限，电量不限 库仑合力为零库仑合力为零的电荷在什么位置？的电荷在什么位置？所引入的电荷所引入的电荷电性一定吗？电量有没有要求？电性一定吗？电量有没有要求？两个两个固定固定的的同种电荷同种电荷Q1Q2,如何放入第三如何放入第三个电荷个电荷q,才能使此电荷处于平衡状态才能使此电荷处于平衡状态?思考思考2.+F F Q Q1 1Q Q2 2F F合合=0=0 库仑合力为零的点在两个同种电荷连线的中间，库仑合力为零的点在两个同种电荷连线的中间，且且且且靠近小电荷靠近小电荷 库仑合力为零库仑合力为零的电荷在什么位置？的电荷在什么位置？所引入的电荷所引入的电荷电性一定吗？电量有没有要求？电性一定吗？电量有没有要求？+所引入的电荷电性不限，电量不限所引入的电荷电性不限，电量不限结论：结论：1 1、两点电荷、两点电荷A A、B B固定固定，引入第三个点电荷，引入第三个点电荷C C，使，使第三个点电荷处于平衡状态：第三个点电荷处于平衡状态：（1 1）若若A A、B B带同种电荷带同种电荷，则，则C C应放在应放在A A、B B之间之间；且靠近带电量小的；且靠近带电量小的；对对C C的电量、电性无要求的电量、电性无要求。

2 2）若若A A、B B带异种电荷带异种电荷，则，则C C应放在应放在A A、B B连线连线的的延长线上延长线上；且靠近带电量小的；且靠近带电量小的；对对C C的电量、电的电量、电性无要求性无要求概括概括：当当A A、B B已固定已固定，只要求，只要求C C球受力平衡，则球受力平衡，则C C球的位置是唯一确定的，对其电量、电性无要求球的位置是唯一确定的，对其电量、电性无要求库仑力作用下电荷的平衡问题库仑力作用下电荷的平衡问题两个两个不固定不固定的异种电荷的异种电荷Q1Q2，如何放，如何放置第三个电荷置第三个电荷q,使使三个电荷处于平衡状态三个电荷处于平衡状态思考思考3.-+Q Q1 1Q Q2 2F F合合=0=0-q-q第三个电荷在两个异种电荷的连线的延长线上，且靠近小电荷第三个电荷在两个异种电荷的连线的延长线上，且靠近小电荷第三个的电荷第三个的电荷C C的电性与靠近的电荷电性相反，电量一定的电性与靠近的电荷电性相反，电量一定（1）第三个电荷应放置在什么位置？第三个电荷应放置在什么位置？（2 2）所引入的电荷电性一定吗？电量有没有要求）所引入的电荷电性一定吗？电量有没有要求？（3 3）能否判断出三个电荷电量之间有什么关系？）能否判断出三个电荷电量之间有什么关系？中间的电荷的电荷量最中间的电荷的电荷量最小小两个两个不固定不固定的的同种电荷同种电荷Q1Q2，如何放，如何放置第三个电荷置第三个电荷q,使使三个电荷处于平衡状态三个电荷处于平衡状态。

思考思考4.+Q Q1 1Q Q2 2-q-q（1）第三个电荷应放置在什么位置？第三个电荷应放置在什么位置？第三个电荷在两个同第三个电荷在两个同种电荷连线的中间种电荷连线的中间，且，且靠近小电荷靠近小电荷（2 2）所引入的电荷电性一定吗？电量有没有要求）所引入的电荷电性一定吗？电量有没有要求？第三个的电荷与另外两电荷电性相反第三个的电荷与另外两电荷电性相反，电量一定电量一定+（3 3）能否判断出三个电荷电量之间有什么关系？）能否判断出三个电荷电量之间有什么关系？中间的电荷的电荷量最中间的电荷的电荷量最小小2 2、如果两个、如果两个点电荷点电荷A A、B B可自由移动可自由移动，引入第三个，引入第三个点电荷点电荷C C，使三个点电荷处于平衡状态使三个点电荷处于平衡状态：（1 1）若）若A A、B B带同种电荷带同种电荷，则，则C C应放在应放在A A、B B之间之间；且靠近带电量小的；且靠近带电量小的；C C的电量利用库仑定律求出；的电量利用库仑定律求出；C C与与A A、B B电性相反电性相反；（2 2）若）若A A、B B带异种电荷带异种电荷，则，则C C应放在应放在A A、B B连线连线的的延长线延长线上；且靠近带电量小的；上；且靠近带电量小的；C C的电量利用库的电量利用库仑定律求出；仑定律求出；C C的电性与靠近的电荷电性相反的电性与靠近的电荷电性相反。

结论：结论：库仑力作用下电荷的平衡问题库仑力作用下电荷的平衡问题 两边的必同种、中间的必异种两边的必同种、中间的必异种离中间电荷较远离中间电荷较远的电荷电量的电荷电量较大较大两同夹异两同夹异两大夹小两大夹小近小远大近小远大特点：特点：中间中间的电荷电量的电荷电量最少最少条件：两个不固定电荷，使条件：两个不固定电荷，使三个电荷三个电荷都处于平衡状态都处于平衡状态两种情况两个固定电荷，使第三个电荷处于平衡状态两个不固定电荷，使三个电荷都处于平衡状态共同特点共同特点不同点不同点规律归纳规律归纳两同夹异两同夹异近小远大近小远大放入的第三个电荷放入的第三个电荷电性电性、电电量量没要求没要求放入的第三个电荷放入的第三个电荷电性电性、电量电量有要求有要求（两大（两大夹小）夹小）练习1、两个固定点电荷A、B，A电荷带正电Q，B带负电-3Q，另取一个可以自由移动的点电荷C，欲使点电荷C处于平衡状态（）A、C为正电荷，且方于B的右方 B、C为负电荷，且方于A左方 C、C为正电荷，且放于A、B之间 D、C为正电荷，且放于A的左方答案：BDQ -3QAB【课堂训练】练习2、两个可自由移动点电荷A、B，A电荷带正电Q，B带负电-3Q，另取一个可以自由移动的点电荷C，欲使点电荷A、B、C处于平衡状态（）A、C为正电荷，且方于B的右方 B、C为负电荷，且方于A左方 C、C为正电荷，且放于A、B之间 D、C为正电荷，且放于A的左方答案：B【课堂训练】1、若两电荷固定，要求第三个电荷处于平衡状态时，、若两电荷固定，要求第三个电荷处于平衡状态时，如何求解第三个电荷的位置？如何求解第三个电荷的位置？2、若两电荷不固定，要求三个电荷都处于平衡状态时，、若两电荷不固定，要求三个电荷都处于平衡状态时，如何求解第三个电荷的位置和电荷量？如何求解第三个电荷的位置和电荷量？问题与思考问题与思考【例例2】A、B两两个个点点电电荷荷，相相距距为为r，A带带有有9Q的的正正电电荷荷，B带带有有4Q的的正正电电荷荷。

如如果果A和和B固固定定，第第三三个个点点电电荷荷qC放放置置在在离离A电荷什么位置时，才能使此电荷处于平衡状态？电荷什么位置时，才能使此电荷处于平衡状态？+AB9Q4Q解析：由点电荷解析：由点电荷qc受力平衡分析可知受力平衡分析可知qc应放在应放在AB连线之间，连线之间，qc是正电荷或负电荷都可以是正电荷或负电荷都可以A、B对对C的静电力分别为：的静电力分别为：由平衡条件：由平衡条件：解得：解得：qcC练习练习：如果：如果B带负电，那么带负电，那么qc的电性和位置又是如何？的电性和位置又是如何？【例【例3】有有AB两个带正电的小球两个带正电的小球,电荷量分别为电荷量分别为Q和和9Q,在真空中相在真空中相距距L,如果引入第三个小球如果引入第三个小球C,恰好使得恰好使得3个小球只在相互的静电力作个小球只在相互的静电力作用下都处于平衡状态用下都处于平衡状态,第三个小球应带何种电荷第三个小球应带何种电荷,应放在何处应放在何处,电荷电荷量又是多少量又是多少?+ABQ9QqcC解析：每个带电小球都受到另外两个小球的库仑力作用，且都要解析：每个带电小球都受到另外两个小球的库仑力作用，且都要处于平衡状态，由受力分析可知小球处于平衡状态，由受力分析可知小球C应放在应放在AB连线之间，且应连线之间，且应带负电荷。

带负电荷由由C受力平衡受力平衡FAC=FBC有：有：解得：解得：由由A受力平衡受力平衡FBA=FCA有：有：解得：解得：所以第三个小球所以第三个小球C应放在应放在AB连线之间距连线之间距A为为 处，电处，电荷量为荷量为+-AB+4Q-QqcC练习练习3：相距为：相距为L的点电荷的点电荷A、B的带电量分为的带电量分为+4Q和和-Q，要引进，要引进第三个点电荷第三个点电荷C，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状，使三个点电荷在库仑力作用下都能处于平衡状态，试求态，试求C电荷的电量和放置的位置？电荷的电量和放置的位置？【课堂训练】+-AB+4Q-QqcC解：设点电荷解：设点电荷C置于置于B的右侧且距离的右侧且距离B为为x，带电荷为，带电荷为q，则，则由由C受力平衡受力平衡FAC=FBC有：有：由由B受力平衡受力平衡FCB=FAB有：有：由上面两解得：由上面两解得：两同夹异两同夹异两大夹小两大夹小近小远大近小远大特点特点：【课堂小结】祝同学们学习愉快祝同学们学习愉快。