【典例1】如图所示,一电荷量为 q 的可视为质点的带正电小球 A 用长为 L 的轻质绝缘细线悬挂于 O 点,另一带电荷量 Q 的小球 B 固定在 O 点正下方绝缘柱上(A、B 均视为点电荷),当小球 A 平衡时,恰好与 B 处于同一水平线上,此时轻绳与竖直方向的夹角为θ。已知重力加速度为 g,静电力常量为 k。求:
(1)小球A所受的静电力大小和方向;
(2)小球B在A处产生的场强大小和方向;
(3)小球A的质量。
【解析】(1)根据库仑力的定义:在真空中两个静止的点电荷之间的相互作用力的大小与两个电荷的乘积成正比,与它们之间的距离的平方成反比,作用力的方向沿着它们的连线,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引所以小球A受到的库仑力的大小为:F= ,根据小球受力平衡可知方向应该水平向右
(2)根据点电荷电场强度的定义:E=
可得:E=,方向水平向右
(3)小球A受力平衡,根据平衡可知tanθ=,
所以质量m=
答案:(1)F=,方向水平向右
(2)E=,方向水平向右 (3)m=
【方法技巧】应用库仑定律的注意问题
库仑力具有力的一切性质,相互作用的两个点电荷之间的作用力遵守牛顿第三定律。库仑力同样遵守平行四边形定则,在解决多个电荷相互作用时矢量合成法则同样有效。