1.库仑力作用下的平衡问题
(1)分析带电体在有库仑力作用下的平衡问题时,与力学问题一样,具体方法是:确定研究对象,受力分析,列出平衡方程,联立求解。
(2)共线的三个点电荷平衡的规律:
①“两同夹异”,若三者均带同种电荷,无论怎么放,外侧点电荷都不能平衡。异种电荷必放中间,如图,若异种电荷B放外侧,它本身不可能平衡。
②“两大夹小”,即放在中间的异种电荷B电荷量最小。
若QB>QC,则FBA>FCA,A不能平衡。若QB>QA,则FBC>FAC,C不能平衡。
③自由点电荷位置必为“靠小”,即中间电荷靠近电荷量较小的电荷。
2.库仑力作用下的非平衡问题
与力学问题的处理方法相同,明确研究对象,分析运动过程,再分析包括库仑力在内的所有力,依据牛顿运动定律或者动能定理列方程,并灵活选用整体法和隔离法分析问题。
【例1】 如图所示,电荷量分别为+q和+4q的两点电荷固定在A、B两点,已知A、B两点相距L,问:
(1)在何处放置点电荷C,才能使C处于平衡状态?
(2)C所带的电荷量和电性对C的平衡有影响吗?
思路点拨:(1)由库仑定律求出电场力。
(2)根据共点力平衡确定位置。
[解析] (1)由平衡条件,对C进行受力分析,C应在AB的连线上且在A的右边,设与A相距r,则
=,解得r=。
(2)电荷量的大小和电性对平衡无影响,距离A为处,A、B合电场强度为0。
[答案] (1)在A、B连线上,在A点右侧距A点处。(2)无影响。
若上例中A、B不固定,在何处放一个什么性质的点电荷,才可以使三个点电荷都处于平衡状态?
[解析] 设放置的点电荷的电荷量为Q,分别对A、B受力分析,AB间作用力为斥力,放置的电荷对A和B的作用力为吸引力,故放置电荷为负电荷,设放置电荷到A点距离为r,根据平衡条件对电荷A:=
对电荷B:=
联立可得:r=,Q=q(负电荷)
即应在AB连线上且在A的右边,距A点电荷处放置一个电荷量为q的负电荷。
[答案] 在AB连线上,在A点右侧,距A点处,放一电荷量为q的负电荷。