受力分析实验纸

库仑力与悬球平衡拆解器

两颗同号带电小球为什么能静止成一个张开的“八”字？先判断力的方向，再让四条关系把答案一步步锁定。

对称悬挂模型

当前角度尚未平衡
两个同号带电小球对称悬挂的受力图 两根绝缘细线从同一点悬挂两个等质量同号带电小球。图中显示重力、张力和库仑斥力。 θ ＋ ＋ 拉力 T 重力 mg 库仑力 F ？ 间距 r
绿色：拉力 红色：重力 蓝色：库仑力

先把答案遮住：右球的库仑力朝哪儿？

只隔离右侧小球。两球带同种电荷，而且球心连线水平。

逐步揭示：四条关系怎样扣在一起

  1. 竖直方向没有加速度，所以 T cos θ = mg。
  2. 水平方向没有加速度，所以 T sin θ = F。
  3. 由对称几何关系，两球间距 r = 2L sin θ。
  4. 同号等量电荷之间的斥力 F = kq²/r²。