兩個(gè)電荷量分別為Q和4Q的負(fù)點(diǎn)電荷a、b,在真空中相距為l,如果引入另一點(diǎn)電荷c,正好能使這三個(gè)電荷都處于靜止?fàn)顟B(tài),試確定點(diǎn)電荷c的位置、電性及它的電荷量。
解析:由于a、b點(diǎn)電荷同為負(fù)電荷,可知點(diǎn)電荷c應(yīng)放在a、b之間的連線上,而c受到a、b對它的庫侖力為零,即可確定它的位置。又因a、b電荷也都處于靜止?fàn)顟B(tài),即a、b各自所受庫侖力的合力均要為零,則可推知c的電性并求出它的電荷量。
依題意作圖,并設(shè)電荷c和a相距為x,則b與c相距為,c的電荷量為。
對電荷c,其所受的庫侖力的合力為零,則
根據(jù)庫侖定律為:
解得:
由于a、b均為負(fù)電荷,只有當(dāng)電荷c處于a、b之間時(shí),其所受庫侖力才可能方向相反、合力為零,因此只有。
三個(gè)電荷都處于靜止?fàn)顟B(tài),即a、b電荷所受靜電力的合力均應(yīng)為零,對a、b來說,即a、b電荷所受靜電力的合力均應(yīng)為零,對a來說,b對它的作用是向左的斥力,所以c對a的作用力應(yīng)是向右的引力,這樣,可以判定電荷c的電性必定為正。
又由
得
即
例8. 如圖所示,光滑絕緣水平面上固定著A、B、C三個(gè)帶電小球,它們的質(zhì)量均為m,間距均為r,A、B帶正電,電荷量均為q?,F(xiàn)對C施一水平力F、同時(shí)放開三個(gè)小球,欲使三小球在運(yùn)動(dòng)過程中保持間距r不變,求:
(1)C球的電性和電荷量;
(2)水平力F的大小。(帶電小球均可視為點(diǎn)電荷)
解析:A球受到B球庫侖力F1和C球庫侖力F2后,產(chǎn)生水平向右的速度,故F2必為引力,C球帶負(fù)電。受力情況如圖所示,故,即對A球:。對系統(tǒng)整體:,故。
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