【1-11.1库仑定律课件】在物理学的学习过程中，电荷之间的相互作用是一个非常重要的内容。其中，库仑定律是描述两个点电荷之间力的大小和方向的基本规律之一。本节课我们将围绕“1-11.1 库仑定律”这一主题展开学习，深入理解其基本原理、公式表达以及实际应用。

一、什么是库仑定律？

库仑定律是由法国物理学家查尔斯·奥古斯丁·德·库仑（Charles-Augustin de Coulomb）在18世纪末提出的，用于描述两个静止点电荷之间的相互作用力。该定律指出：两个点电荷之间的力与它们的电荷量的乘积成正比，与它们之间距离的平方成反比，方向沿着两点电荷的连线。

二、库仑定律的数学表达式

库仑定律的数学形式为：

$$

F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2}

$$

其中：

- $ F $ 是两个电荷之间的力，单位为牛顿（N）；

- $ q_1 $ 和 $ q_2 $ 是两个点电荷的电荷量，单位为库仑（C）；

- $ r $ 是两个电荷之间的距离，单位为米（m）；

- $ k $ 是静电力常量，其值约为 $ 8.988 \times 10^9 \, \text{N} \cdot \text{m}^2/\text{C}^2 $。

注意：这里的 $ F $ 是一个矢量，方向由电荷的正负决定。同性电荷相斥，异性电荷相吸。

三、库仑定律的适用条件

库仑定律适用于以下情况：

1. 点电荷：电荷必须被看作集中于一点的粒子，即电荷的尺寸远小于它们之间的距离。

2. 静止电荷：电荷之间没有相对运动，处于静电平衡状态。

3. 真空中或均匀介质中：若电荷位于其他介质中，需考虑介质对电场的影响。

四、库仑定律与万有引力定律的比较

库仑定律与牛顿的万有引力定律在形式上非常相似，都是平方反比律，但存在以下主要区别：

| 特征 | 库仑定律 | 万有引力定律 |

|--------------|----------------------------------|----------------------------------|

| 力的性质 | 可以是吸引力或排斥力 | 只能是吸引力 |

| 电荷量 | 正负电荷之分 | 质量总是正数 |

| 常量 | 静电力常量 $ k $ | 引力常量 $ G $ |

| 作用范围 | 电磁力作用范围更广 | 引力作用范围更广 |

五、实际应用举例

1. 静电除尘器：利用库仑定律原理，使带电粒子在电场中被吸附到集尘板上。

2. 电容器：电容器内部电荷之间的相互作用力决定了其储存电能的能力。

3. 电子设备设计：在电路设计中，需要考虑电荷间的相互作用以避免干扰。

六、总结

通过本节课的学习，我们了解了库仑定律的基本内容及其数学表达式，掌握了其适用条件，并初步认识了它在现实生活中的应用。库仑定律不仅是静电学的基础，也为后续学习电场、电势等概念奠定了重要基础。

思考题：

如果两个电荷之间的距离增加一倍，那么它们之间的力会如何变化？请用库仑定律解释。

参考资料：

- 《大学物理》教材

- 相关物理教学视频

- 网络资源及实验数据

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如需进一步探讨电场强度、电势能等内容，可继续关注后续课程。