库仑定律适用于运动电荷吗

曾自力

(广东省佛山市顺德区第一中学,广东佛山 528300)

1 问题的提出

笔者一次听课,内容是“库仑定律”.课上教师特别指出库仑定律的适用条件有3点:①真空;②静止电荷;⑧点电荷.接下来讲解课本上的一道例题(粤教版选修3-1第7页):

氢原子由1个质子和1个电子组成.根据经典模型,电子绕核做圆周运动,轨道半径 r是5.3×10-11m.求:电子受到的静电力.

解析:由库仑定律,静电力的大小为

教师讲完后,一位细心的学生问:库仑定律的适用条件是静止电荷,但本题电子做圆周运动,不能用库仑定律.

2 两种教材的表述

为了回答学生的问题,笔者仔细阅读了人教版和粤教版教材,发现对库仑定律的表述略有不同.

人教版[1]:真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.

粤教版[2]:真空中两个点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上.

粤教版跟人教版相比,缺少了“静止”条件,谁是谁非呢?

3 库仑定律适用于静止源电荷

库仑定律是一条实验定律,是库仑通过著名的扭秤实验,于1785年总结出在真空中的两个静止点电荷相互作用规律.那么,库仑定律适用于运动电荷吗?由于运动电荷除了激发电场外,还要激发磁场,可以证明,库仑定律中静止条件可以放宽成:静止源电荷(施力电荷)对运动电荷的作用力,但不能推广到运动电荷对静止电荷的作用力.[3]

综上所述,对库仑定律的表述,人教版加上“静止”,是传统教材的表述方法,但使条件过窄,而粤教版没加“静止”条件,目的是避免在概念的严密性上纠缠,符合新课程理念,但又使条件过宽,笔者认为这都不利于学生对库仑定律的真正理解,不管哪种表述,作为教师,都应该向学生说明库仑定律的适用条件:源电荷是静止的,受力电荷可以是运动的.

1 普通高中课程标准实验教科书.物理(选修3-1).北京:人民教育出版社,2004.

2 普通高中课程标准实验教科书.物理(选修3-1).广东教育出版社,2004.

3 叶邦角.电磁学.北京:科学出版社,2007.