負點電荷是指帶負電荷的點電荷,以下是一些常見的負點電荷:
1. 電子:電子是一種負電荷的粒子,是構成物質的基本粒子之一。
2. 電子云:在量子力學中,電子通常被描述為在原子核周圍的概率云,其中負電荷代表電子在空間中出現的概率。
3. 地球的磁場:地球的磁場是由地球內部的電流和地磁場調整形成的,其中負電荷代表地球內部的負極性。
4. 靜電感應:在某些情況下,負電荷可以出現在金屬導體中,是由于靜電感應而產生的。
5. 電磁輻射:在電磁輻射中,負電荷通常代表電磁波的負極性,即電磁波的電場方向與時間方向相反。
需要注意的是,負點電荷是一個相對的概念,不同的物理體系和模型可能會有不同的解釋和應用。此外,負點電荷的具體數值也會因不同的物理體系而有所不同。因此,具體問題需要具體分析。
題目:
在真空中,有一個半徑為R的絕緣光滑圓環固定在豎直面內,環上套著一個質量為m的小球,小球所帶電荷量為+q,現給小球一個水平初速度v0,小球開始在環上運動。
(1)若圓環與小球帶異種電荷,且小球帶電量為+q,圓環帶電量為-q,求小球運動的最大速度。
(2)若小球帶負電,圓環帶正電,且小球運動到最低點時恰好對圓環無壓力,求此時小球的速度。
(3)若小球帶負電,圓環帶正電,且小球運動到最高點時對圓環恰好有壓力,求此時小球的速度。
(4)若小球帶負電,圓環帶正電,且小球運動到最高點時對圓環恰好有壓力,求此時圓環對小球的彈力。
【分析】
(1)根據庫侖定律和牛頓第二定律求解;
(2)根據動能定理求解;
(3)根據庫侖定律和牛頓第二定律求解;
(4)根據庫侖定律和牛頓第三定律求解。
【解答】
(1)小球受到的庫侖力向上,當它向上運動時,庫侖力增大;當它向下運動時,庫侖力減小。當庫侖力為零時,速度最大。根據庫侖定律得:$k\frac{q^{2}}{R^{2}} = mg$解得:$v_{m} = \sqrt{\frac{q^{2}gR}{m}}$
(2)根據動能定理得:$mgR = \frac{1}{2}mv^{2} - \frac{1}{2}mv_{0}^{2}$解得:$v = \sqrt{\frac{v_{0}^{2} + 4gR}{2}}$
(3)根據庫侖定律得:$k\frac{q^{2}}{R^{2}} - mg = m\frac{v^{2}}{R}$解得:$v = \sqrt{\frac{q^{2} + 4gR}{m}}$此時圓環對小球的彈力方向向下。
(4)根據庫侖定律得:$k\frac{q^{2}}{R^{2}} - N = m\frac{v^{2}}{R}$解得:$N = \frac{q^{2} - m\frac{v^{2}}{R}}{k}$方向向上。由于作用力與反作用力大小相等方向相反,所以此時圓環對小球的彈力大小為$\frac{q^{2} - m\frac{v^{2}}{R}}{k}$方向向上。