实验 14．2

改变带正电的小球 B 的位置，观察丝线与竖直方向间的偏角是否发生变化，偏离的方向是否发生变化。

改变带电小球 B 的电量，比较带不同电量的小球在同一位置上，丝线与竖直方向间的偏角的变化情况。

[结果]

1. 带正电的小球 B 离带正电球体 A 越近，偏角就越 （大、小）。

2. 保持小球 B 的位置不变，带正电的小球 B 所带电量越多，偏角就越

（大、小）。

实验表明：带电小球在带电球体周围各个位置上都要受到力的作用。一般来说，位置不同，所带的电量不同，带电小球所受的力也不同。

带电体之间的作用力不仅与它们的电量和距离有关，而且还与它们的形状有关。但是当带电体的大小比起带电体之间的距离小得多时，带电体的形状对相互作用力的影响就可以忽略不计。物理学里把这种大小与距离相比小到可以忽略不计的带电体称为点电荷，点电荷是一种理想化模型。

图 14-2

法国物理学家库仑（1736～1806）通过精确的实验发现这样的规律： 在真空中两个点电荷间的作用力跟它们所带的电量的乘积成正比，跟它们

之间的距离的平方成反比，作用力的方向在它们的连线上。这一规律被称为库仑定律。如果用 Q1、Q2 表示两个点电荷所带的电量，用 r 表示两点电

荷之间的距离，则库仑定律可以用下面的公式表示，即真空中两个静止的点电荷之间静电力的大小为

F＝k Q1Q2 。

r 2

上述公式只适用于点电荷，式中的 k 是比例常数，叫做静电力恒量。在国际单位制中，电量的单位名称是库[仑]，单位符号是 C。

如果公式中 F、Q、r 的单位分别是国际单位牛(N)、库(C)、米(m)，则由实验可以得出静电力恒量

k=9×109N·m2／C2。

一个电子或一个质子所带的电量都是 1.60×10-19C。实验表明，任何带电体所带的电量都是这个电量的整数倍，因此人们把 1.60×10-19C 的电量叫做基本电荷，用 e 表示。

[例题 14．1] 在真空中，点电荷 A 所带的电量为-4×10-8C，点电荷B 所带的电量为-2×10-8C。如果它们相距 0.2m，求点电荷 B 所受的静电力。

解 由于点电荷 A 所带的电量 Q=－4×10-8C，点电荷 B 所带的电量QB=-2×10-8C。运用库仑定律可以算出当 r=0.2m 时，点电荷 B 所受的静电力

F＝k QA QB

r 2

9

4×10⁻⁸ ×2×10⁻⁸

＝9×10 ×

(0.2) ² N

＝1．8×10⁻⁴ N

点电荷 B 所受的静电力的方向如图 14-3 所示。图 14-3

[例题 14．2] 在上例中，如果点电荷 A 所带的电量不变，两点电

荷之间的距离不变，而点电荷B先后所带的电量为(1)Q ^{′ = －4×10-8} C；

(2)Q ^{″ = +1×10-8} C。

请分别求出点电荷 B 所受的静电力。

解 如图 14-4 所示，运用库仑定律可以算出点电荷 B 所受的静电力 F

′和 F″。

图 14-4

1. F k QAQ′

′＝ r 2

= 9×10⁹

4×10⁻⁸ ×4×10⁻⁸

× (0.2) ² N

= 3.6×10⁻⁴ N[方向沿AB连线背离点电荷A，见图14－4(a)]。

QAQ^″

1. F″＝k ^B

r 2

＝9×10⁹ ×

4×10⁻⁸ ×1×10⁻⁸

(0.2)² N

＝9×10⁻⁵ N[方向沿AB连线指向点电荷A， 见图14－4(b)]。

上述计算结果表明如果电荷间距离不变，电荷所受静电力的大小与电

荷本身所带的电量有关，所受静电力的方向则与电荷的正、负有关。