如图所示,两点电荷A和B分别带电荷量+q和+4q。B,相距L,问:
(1)若A、如何确定点电荷C的位置,以确保其处于平衡状态?
(2)若A、B点电荷不固定,引入点电荷C后,恰好使三个点电荷达到平衡状态。请问点电荷C带何种电性?电荷量是多少?又应该放在何处?
[解析](1)依据平衡条件,对C进行受力分析,考虑C在A、
=解得:
(2)电荷量大小与电性对平衡无影响。在A点处,A、
(3)设放置的点电荷的电荷量为Q,分别对A、
对电荷A:
对电荷B:
联立可得:
(1)条件:每个点电荷受到的两个库仑力必须大小相等,方向相反。
“近小远大”——中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
(3)电荷量关系:=+
如图所示,光滑绝缘水平面上有相距为L的点电荷A。
[变式训练1-2]如图所示,在光滑、绝缘的水平面上,沿一直线依次排列三个带电小球A、B、C(可视为质点)。
A.-9、4、-36B.4、9、
C.-3、2、8D.3、-2、
由于rAC=rAB+rBCrAB,因此可知QBQC,同理QBQA。再由相互间库仑力大小相等得:k=k=k,即有==。
考虑到rAC=rAB+rBC,三小球平衡时所带电荷量大小关系为:=+。
将A、D选项电荷量绝对值代入上式可知选项A正确。
[变式训练1-3]a、b两个点电荷相距40cm,电荷量分别为q1、q2,且q1=9q2,都是正电荷。现引入点电荷c,这时a、b电荷恰好都处于平衡状态。试问:点电荷c的带电性质是怎样的?电荷量为多大?它应该放在什么地方?
[解析]设c与a相距x,则c、b相距0.4设电荷量为q3的c处于平衡状态,根据二力平衡原理可列出相应的平衡方程。
解其中任意两个方程,可解得x=0.3m(c在a、b连线上,与a相距30cm,与b相距10cm),q3=q2=q1(q1、q2为正电荷,q3为负电荷)。
[答案]负电荷q1在a、b连线上,与a相距30cm,与b相距10
上例中,若a、b两个电荷固定,其他条件不变,则结果如何?
提示:根据c平衡原则,q3的电性和电荷量无特定要求,其位置应与a相隔30单位距离。cm,与b相距10cm处。