《電場(chǎng)中的導(dǎo)體》導(dǎo)學(xué)案

1、 課時(shí)課時(shí)1.4電場(chǎng)中的導(dǎo)體電場(chǎng)中的導(dǎo)體 1.如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在,根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的定義和庫(kù)侖力的可疊加性根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)的定義和庫(kù)侖力的可疊加性,可知電場(chǎng)中可知電場(chǎng)中任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于這幾個(gè)點(diǎn)電荷各自在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于這幾個(gè)點(diǎn)電荷各自在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的_,這個(gè)結(jié)論叫做這個(gè)結(jié)論叫做場(chǎng)強(qiáng)疊加原理場(chǎng)強(qiáng)疊加原理。有了場(chǎng)強(qiáng)疊加原理有了場(chǎng)強(qiáng)疊加原理,如果電荷的如果電荷的_已知已知,就可以根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式就可以根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式,求出電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。求出電場(chǎng)中各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。電場(chǎng)具有可疊加性電場(chǎng)具有可疊加性,這是電場(chǎng)這種特殊物質(zhì)與平常所說(shuō)的實(shí)體物質(zhì)的

2、一個(gè)重要區(qū)這是電場(chǎng)這種特殊物質(zhì)與平常所說(shuō)的實(shí)體物質(zhì)的一個(gè)重要區(qū)別。從電場(chǎng)的別。從電場(chǎng)的_可知可知,幾個(gè)電場(chǎng)可以同時(shí)占據(jù)同一個(gè)幾個(gè)電場(chǎng)可以同時(shí)占據(jù)同一個(gè)_,而實(shí)物的分子或原子所占據(jù)的空間則不能為另一個(gè)分子或原子所占據(jù)。而實(shí)物的分子或原子所占據(jù)的空間則不能為另一個(gè)分子或原子所占據(jù)。2.物理學(xué)中將導(dǎo)體中沒(méi)有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)叫做物理學(xué)中將導(dǎo)體中沒(méi)有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)叫做_。處于處于靜電平衡靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體狀態(tài)的導(dǎo)體,內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度_;處于靜電平衡狀態(tài)的處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體導(dǎo)體,電荷只分布在導(dǎo)體的電荷只分布在導(dǎo)體的_。矢量和矢量和分布分布可疊加性可疊加性空間空間靜電平衡靜電平衡外表面上外

3、表面上處處為零處處為零3.如果導(dǎo)體是中空的如果導(dǎo)體是中空的,當(dāng)它達(dá)到靜電平衡時(shí)當(dāng)它達(dá)到靜電平衡時(shí),內(nèi)部也將沒(méi)有電場(chǎng)內(nèi)部也將沒(méi)有電場(chǎng),這樣導(dǎo)體的外殼這樣導(dǎo)體的外殼就會(huì)對(duì)它的內(nèi)部起到就會(huì)對(duì)它的內(nèi)部起到“保護(hù)保護(hù)”,作用作用,使它的內(nèi)部不受使它的內(nèi)部不受_的影響的影響,這種這種現(xiàn)象稱為現(xiàn)象稱為靜電屏蔽靜電屏蔽。靜電屏蔽不但可以使金屬殼靜電屏蔽不但可以使金屬殼_不受外部電場(chǎng)的影響不受外部電場(chǎng)的影響,還可以通過(guò)用還可以通過(guò)用_的方法隔離內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影響。的方法隔離內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影響。內(nèi)部?jī)?nèi)部外部電場(chǎng)外部電場(chǎng)金屬殼接地金屬殼接地主題主題1:場(chǎng)強(qiáng)疊加原理場(chǎng)強(qiáng)疊加原理 情景情景:如圖所示如圖所示,如

4、果在空間某區(qū)域有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在如果在空間某區(qū)域有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在,它們產(chǎn)生的電場(chǎng)就相它們產(chǎn)生的電場(chǎng)就相互疊加互疊加,形成合電場(chǎng)形成合電場(chǎng),這時(shí)某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)這時(shí)某點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于各個(gè)電荷單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和。問(wèn)題強(qiáng)的矢量和。問(wèn)題:場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理對(duì)于場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算非常重要場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理對(duì)于場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算非常重要,閱讀課本第閱讀課本第21頁(yè)頁(yè)“場(chǎng)強(qiáng)疊加原理場(chǎng)強(qiáng)疊加原理”內(nèi)容內(nèi)容,談?wù)勀闶窃鯓永斫怆妶?chǎng)的疊加的。談?wù)勀闶窃鯓永斫怆妶?chǎng)的疊加的。解答解答:對(duì)于合場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算有兩點(diǎn)認(rèn)識(shí)對(duì)于合場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算有兩點(diǎn)認(rèn)識(shí),首先場(chǎng)強(qiáng)是矢量首先場(chǎng)強(qiáng)是矢量,故欲求出各個(gè)電荷在某點(diǎn)受電故

5、欲求出各個(gè)電荷在某點(diǎn)受電場(chǎng)力的矢量和需用平行四邊形法則場(chǎng)力的矢量和需用平行四邊形法則;其次其次,各個(gè)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)是各個(gè)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)是獨(dú)立的、互不影響?yīng)毩⒌?、互不影響的的。利用電?chǎng)的疊加原理。利用電場(chǎng)的疊加原理,理論上可計(jì)算任意帶電體在任意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。通過(guò)電場(chǎng)具有可疊理論上可計(jì)算任意帶電體在任意點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。通過(guò)電場(chǎng)具有可疊加性加性,對(duì)電場(chǎng)這種物質(zhì)又具有了新的認(rèn)識(shí)。幾個(gè)電場(chǎng)可以同時(shí)占據(jù)同一個(gè)空間對(duì)電場(chǎng)這種物質(zhì)又具有了新的認(rèn)識(shí)。幾個(gè)電場(chǎng)可以同時(shí)占據(jù)同一個(gè)空間,這是電場(chǎng)這這是電場(chǎng)這種特殊物質(zhì)與平常所說(shuō)的實(shí)體物質(zhì)的一個(gè)重要區(qū)別。種特殊物質(zhì)與平常所說(shuō)的實(shí)體物質(zhì)的一個(gè)重要區(qū)別。主題主題2:靜電平衡靜電平衡情

6、景情景:金屬導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷在沒(méi)有電場(chǎng)影響時(shí)金屬導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷在沒(méi)有電場(chǎng)影響時(shí),做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng),如圖甲所示如圖甲所示;將將不帶電的導(dǎo)體置于電場(chǎng)中時(shí)不帶電的導(dǎo)體置于電場(chǎng)中時(shí),導(dǎo)體中的自由電荷受力導(dǎo)體中的自由電荷受力,發(fā)生定向移動(dòng)發(fā)生定向移動(dòng),從而重新分從而重新分布。重新分布的電荷在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)與原電場(chǎng)反向的電場(chǎng)布。重新分布的電荷在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)與原電場(chǎng)反向的電場(chǎng),阻礙電荷定向移動(dòng)阻礙電荷定向移動(dòng),該電場(chǎng)與外電場(chǎng)疊加該電場(chǎng)與外電場(chǎng)疊加,使導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)減弱使導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)減弱,如圖乙所示如圖乙所示;只要內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不為零只要內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不為零,導(dǎo)體兩面的正負(fù)電荷便繼續(xù)增加導(dǎo)體兩面的正負(fù)電

7、荷便繼續(xù)增加,導(dǎo)體的內(nèi)部電場(chǎng)就會(huì)繼續(xù)削弱導(dǎo)體的內(nèi)部電場(chǎng)就會(huì)繼續(xù)削弱,直至導(dǎo)體內(nèi)部直至導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)都等于零的時(shí)候?yàn)橹沟暮蠄?chǎng)強(qiáng)都等于零的時(shí)候?yàn)橹?這時(shí)導(dǎo)體內(nèi)自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)這時(shí)導(dǎo)體內(nèi)自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)。此時(shí)導(dǎo)。此時(shí)導(dǎo)體處于體處于靜電平衡靜電平衡狀態(tài)狀態(tài),如圖丙所示。如圖丙所示。 問(wèn)題問(wèn)題:閱讀課本第閱讀課本第22頁(yè)頁(yè)“靜電平衡與靜電屏蔽靜電平衡與靜電屏蔽”內(nèi)容內(nèi)容,結(jié)合上述情景結(jié)合上述情景,談?wù)勌幱陟o電談?wù)勌幱陟o電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體有何特點(diǎn)平衡狀態(tài)的導(dǎo)體有何特點(diǎn)?為什么為什么?解答解答:處于靜電平衡的導(dǎo)體具有以下特點(diǎn)處于靜電平衡的導(dǎo)體具有以下特點(diǎn):(1)導(dǎo)體內(nèi)部任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于

8、零。導(dǎo)體內(nèi)部任意一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于零。因?yàn)橐驗(yàn)?如果有一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不為零如果有一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)不為零,該點(diǎn)的自由電子就要在電場(chǎng)力的作用下做宏觀運(yùn)動(dòng)該點(diǎn)的自由電子就要在電場(chǎng)力的作用下做宏觀運(yùn)動(dòng),于是就不是靜電平衡。于是就不是靜電平衡。(2)導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)必定垂直于導(dǎo)體表面。導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)必定垂直于導(dǎo)體表面。這是因?yàn)檫@是因?yàn)?如果不如果不垂直于導(dǎo)體表面垂直于導(dǎo)體表面,則可將電場(chǎng)強(qiáng)度分解成一個(gè)法向分量和一個(gè)切向分量則可將電場(chǎng)強(qiáng)度分解成一個(gè)法向分量和一個(gè)切向分量,導(dǎo)體表導(dǎo)體表面的電荷將在場(chǎng)強(qiáng)切向分量的作用下移動(dòng)面的電荷將在場(chǎng)強(qiáng)切向分量的作用下移動(dòng),這又是和靜電平衡相矛盾的。這又是和靜電平衡相矛盾的

9、。(3)在靜電平衡條件下在靜電平衡條件下,電荷都分布在導(dǎo)體的表面上電荷都分布在導(dǎo)體的表面上,導(dǎo)體內(nèi)部任一小體積導(dǎo)體內(nèi)部任一小體積元內(nèi)的凈電荷等于零。這是必然的元內(nèi)的凈電荷等于零。這是必然的,因?yàn)橐驗(yàn)?如果導(dǎo)體內(nèi)部有凈電荷如果導(dǎo)體內(nèi)部有凈電荷,這些電荷周圍這些電荷周圍有靜電場(chǎng)有靜電場(chǎng),這就和導(dǎo)體在電場(chǎng)中達(dá)到靜電平衡時(shí)其內(nèi)部任一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等于零的結(jié)這就和導(dǎo)體在電場(chǎng)中達(dá)到靜電平衡時(shí)其內(nèi)部任一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)等于零的結(jié)論相矛盾。論相矛盾。主題主題3:靜電屏蔽靜電屏蔽情景情景:由導(dǎo)體靜電平衡的條件和特點(diǎn)可知由導(dǎo)體靜電平衡的條件和特點(diǎn)可知,導(dǎo)體在電場(chǎng)中達(dá)到靜電平衡后導(dǎo)體在電場(chǎng)中達(dá)到靜電平衡后,導(dǎo)體導(dǎo)體內(nèi)部任何點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)均

10、為零。所以內(nèi)部任何點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)均為零。所以,導(dǎo)體外部的導(dǎo)體外部的電場(chǎng)線電場(chǎng)線只能終止只能終止(或起始或起始)于導(dǎo)體于導(dǎo)體表面表面,并和導(dǎo)體表面垂直并和導(dǎo)體表面垂直,不能穿過(guò)導(dǎo)體進(jìn)入內(nèi)部不能穿過(guò)導(dǎo)體進(jìn)入內(nèi)部。也就是說(shuō)。也就是說(shuō),空腔導(dǎo)體內(nèi)部的物空腔導(dǎo)體內(nèi)部的物體不會(huì)受到外部電場(chǎng)的影響體不會(huì)受到外部電場(chǎng)的影響?？涨粚?dǎo)體使其內(nèi)部不受外電場(chǎng)影響的性質(zhì)叫靜?？涨粚?dǎo)體使其內(nèi)部不受外電場(chǎng)影響的性質(zhì)叫靜電屏蔽?？涨粚?dǎo)體的這個(gè)作用電屏蔽?？涨粚?dǎo)體的這個(gè)作用,在很多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用在很多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用,例如許多無(wú)線電元器例如許多無(wú)線電元器件都要裝在金屬殼里件都要裝在金屬殼里,一些精密電子儀器需要安裝在金屬房里。問(wèn)題

11、一些精密電子儀器需要安裝在金屬房里。問(wèn)題:閱讀課本閱讀課本第第22頁(yè)頁(yè)“靜電平衡與靜電屏蔽靜電平衡與靜電屏蔽”內(nèi)容內(nèi)容,談?wù)動(dòng)米鲮o電屏蔽的空腔導(dǎo)體在接地和不談?wù)動(dòng)米鲮o電屏蔽的空腔導(dǎo)體在接地和不接地兩種情況下有何不同接地兩種情況下有何不同?解答解答:如果空腔導(dǎo)體不接地如果空腔導(dǎo)體不接地,雖然可以屏蔽外電場(chǎng)雖然可以屏蔽外電場(chǎng),但當(dāng)空腔內(nèi)有電荷存在但當(dāng)空腔內(nèi)有電荷存在(凈電凈電荷不為零荷不為零)時(shí)時(shí),空腔導(dǎo)體內(nèi)部的電荷會(huì)在導(dǎo)體外部激發(fā)電場(chǎng)?？涨粚?dǎo)體內(nèi)部的電荷會(huì)在導(dǎo)體外部激發(fā)電場(chǎng)。當(dāng)導(dǎo)體接地時(shí)當(dāng)導(dǎo)體接地時(shí),不僅導(dǎo)體外部的電場(chǎng)對(duì)空腔內(nèi)部無(wú)影響不僅導(dǎo)體外部的電場(chǎng)對(duì)空腔內(nèi)部無(wú)影響,而且導(dǎo)體內(nèi)部的電荷對(duì)而且導(dǎo)

12、體內(nèi)部的電荷對(duì)導(dǎo)體外部空間也無(wú)影響導(dǎo)體外部空間也無(wú)影響,這也是一種靜電屏蔽。這是接地導(dǎo)體對(duì)其內(nèi)部電荷的這也是一種靜電屏蔽。這是接地導(dǎo)體對(duì)其內(nèi)部電荷的屏蔽。屏蔽。 知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接:接地接地的空心導(dǎo)體還可以的空心導(dǎo)體還可以屏蔽其內(nèi)部的電場(chǎng)屏蔽其內(nèi)部的電場(chǎng),使其不對(duì)外部空間產(chǎn)生影使其不對(duì)外部空間產(chǎn)生影響。響。主題主題4:關(guān)于靜電平衡與靜電屏蔽的兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)關(guān)于靜電平衡與靜電屏蔽的兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)情景情景:(1)法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)法拉第圓筒實(shí)驗(yàn):取兩個(gè)驗(yàn)電器取兩個(gè)驗(yàn)電器A和和B,B上裝一個(gè)金屬圓筒上裝一個(gè)金屬圓筒C(法拉第圓筒法拉第圓筒),用起電機(jī)使法用起電機(jī)使法拉第圓筒帶電后拉第圓筒帶電后,驗(yàn)電器驗(yàn)電器B的箔

13、片張開(kāi)的箔片張開(kāi),用帶有絕緣柄的金屬小球用帶有絕緣柄的金屬小球d跟跟C的外部接觸的外部接觸,然后讓然后讓d跟跟A的的金屬球接觸金屬球接觸,經(jīng)過(guò)若干次后經(jīng)過(guò)若干次后,可看到可看到A的箔片張開(kāi)的箔片張開(kāi),同時(shí)同時(shí)B的箔片張角減小的箔片張角減小,如圖甲所示如圖甲所示;如果讓如果讓d接接觸觸C的內(nèi)表面的內(nèi)表面,重做上述實(shí)驗(yàn)重做上述實(shí)驗(yàn),不論重復(fù)多少次不論重復(fù)多少次,A的箔片都不張開(kāi)的箔片都不張開(kāi),B的箔片張角也不減小的箔片張角也不減小,如圖乙如圖乙所示。所示。 (2)靜電屏蔽實(shí)驗(yàn)靜電屏蔽實(shí)驗(yàn):如圖丙所示如圖丙所示,用感應(yīng)起電機(jī)使金屬球帶電用感應(yīng)起電機(jī)使金屬球帶電,靠近驗(yàn)電器靠近驗(yàn)電器,驗(yàn)電器的箔片張驗(yàn)

14、電器的箔片張開(kāi)開(kāi),表明驗(yàn)電器受到了外電場(chǎng)的影響?，F(xiàn)先將驗(yàn)電器用金屬網(wǎng)罩罩住表明驗(yàn)電器受到了外電場(chǎng)的影響?，F(xiàn)先將驗(yàn)電器用金屬網(wǎng)罩罩住,讓帶電金屬球再靠近驗(yàn)電讓帶電金屬球再靠近驗(yàn)電器器,驗(yàn)電器的箔片不張開(kāi)驗(yàn)電器的箔片不張開(kāi),再用一根導(dǎo)線把驗(yàn)電器和金屬網(wǎng)罩連接起來(lái)再用一根導(dǎo)線把驗(yàn)電器和金屬網(wǎng)罩連接起來(lái),箔片也不張開(kāi)箔片也不張開(kāi),如圖丁所示如圖丁所示。問(wèn)題。問(wèn)題:閱讀課本第閱讀課本第22頁(yè)頁(yè)“靜電平衡與靜電屏蔽靜電平衡與靜電屏蔽”內(nèi)容內(nèi)容,結(jié)合上述情景中的小實(shí)驗(yàn)結(jié)合上述情景中的小實(shí)驗(yàn),思考并回答思考并回答:上述上述兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)分別說(shuō)明了什么兩個(gè)小實(shí)驗(yàn)分別說(shuō)明了什么?解答解答:(1)第一個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明第一個(gè)

15、小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,電荷只分布在導(dǎo)體的外表電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。面上。(2)第二個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明第二個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,金屬網(wǎng)罩能把外電場(chǎng)金屬網(wǎng)罩能把外電場(chǎng)“擋住擋住”,使使罩內(nèi)不受外電場(chǎng)的影響罩內(nèi)不受外電場(chǎng)的影響。知識(shí)鏈接知識(shí)鏈接:封閉導(dǎo)體殼不論接地與否封閉導(dǎo)體殼不論接地與否,內(nèi)部電場(chǎng)不受殼外電荷與電場(chǎng)影響內(nèi)部電場(chǎng)不受殼外電荷與電場(chǎng)影響;如果封如果封閉導(dǎo)體殼內(nèi)部有電荷閉導(dǎo)體殼內(nèi)部有電荷,則封閉導(dǎo)體殼不接地時(shí)外電場(chǎng)受殼內(nèi)電荷的影響則封閉導(dǎo)體殼不接地時(shí)外電場(chǎng)受殼內(nèi)電荷的影響,封閉導(dǎo)封閉導(dǎo)體殼接地時(shí)外電場(chǎng)不受殼內(nèi)電荷的影響。體殼接地時(shí)外電場(chǎng)不受殼內(nèi)電荷的影響。拓展

16、一拓展一:靜電平衡問(wèn)題靜電平衡問(wèn)題 1.如圖所示如圖所示,在真空中把一絕緣導(dǎo)體在真空中把一絕緣導(dǎo)體AB向帶負(fù)電的小球向帶負(fù)電的小球P緩慢地靠近緩慢地靠近(不相接觸不相接觸)時(shí)時(shí),下列說(shuō)法中正確的是下列說(shuō)法中正確的是()。A.B端的感應(yīng)電荷越來(lái)越少端的感應(yīng)電荷越來(lái)越少 B.導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大C.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大于在點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大于在N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)D.導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)相等兩點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)相等C【點(diǎn)撥】處于電場(chǎng)中的導(dǎo)體【點(diǎn)撥】處于電場(chǎng)中的導(dǎo)體,當(dāng)達(dá)到靜電平衡時(shí)當(dāng)達(dá)到靜電平衡時(shí),具有以下特點(diǎn)具有以下特點(diǎn)

17、:導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零強(qiáng)處處為零,E內(nèi)內(nèi)=0,沒(méi)有電場(chǎng)線沒(méi)有電場(chǎng)線;導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直,導(dǎo)體表面的導(dǎo)體表面的場(chǎng)強(qiáng)并不一定相同且表面場(chǎng)強(qiáng)不一定為零場(chǎng)強(qiáng)并不一定相同且表面場(chǎng)強(qiáng)不一定為零;對(duì)孤立導(dǎo)體對(duì)孤立導(dǎo)體,凈電荷分布在外表面凈電荷分布在外表面上上,并且電荷的分布與表面的曲率有關(guān)并且電荷的分布與表面的曲率有關(guān),曲率大的地方電荷分布密曲率大的地方電荷分布密。對(duì)于本題而。對(duì)于本題而言言,難點(diǎn)在于難點(diǎn)在于C選項(xiàng)選項(xiàng),要牢牢抓住處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零這要牢牢抓住處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零這一基本點(diǎn)一基本點(diǎn),依據(jù)感應(yīng)電場(chǎng)與施感電

18、場(chǎng)的疊加關(guān)系依據(jù)感應(yīng)電場(chǎng)與施感電場(chǎng)的疊加關(guān)系,很容易做出判斷。很容易做出判斷。B拓展二拓展二:對(duì)靜電屏蔽的理解對(duì)靜電屏蔽的理解2.將懸在細(xì)絲上帶正電的小球?qū)以诩?xì)絲上帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)內(nèi),C被絕緣固定。被絕緣固定。另有一個(gè)掛在細(xì)絲線上的帶負(fù)電的小球另有一個(gè)掛在細(xì)絲線上的帶負(fù)電的小球B向向C靠近靠近,如圖甲所示如圖甲所示,結(jié)果將結(jié)果將()A.A向左偏離豎直線向左偏離豎直線,B向右偏離豎直線向右偏離豎直線B.A位置不變位置不變,B向右偏離豎直線向右偏離豎直線C.A向左偏離豎直線向左偏離豎直線,B的位置不變的位置不變D.A和和B的位置都不變的位置都不變【解

19、析】由于金屬空腔【解析】由于金屬空腔C的靜電屏蔽作用的靜電屏蔽作用,B球的電場(chǎng)被遮擋球的電場(chǎng)被遮擋,空腔空腔C內(nèi)部?jī)?nèi)部不受此電場(chǎng)的影響不受此電場(chǎng)的影響,故故A不受力不受力;由于靜電屏蔽由于靜電屏蔽,C的內(nèi)側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷的內(nèi)側(cè)感應(yīng)出負(fù)電荷,外外側(cè)帶上等量正電荷側(cè)帶上等量正電荷,C的內(nèi)腔和外空間的電場(chǎng)線如圖乙所示的內(nèi)腔和外空間的電場(chǎng)線如圖乙所示,但但C的內(nèi)部的內(nèi)部(涂陰影區(qū)涂陰影區(qū))場(chǎng)強(qiáng)為零場(chǎng)強(qiáng)為零,無(wú)電場(chǎng)線?？梢院苄蜗蟮乜吹綗o(wú)電場(chǎng)線?？梢院苄蜗蟮乜吹?帶電體帶電體A的電場(chǎng)僅在的電場(chǎng)僅在C的內(nèi)部的內(nèi)部“中斷中斷”一下一下,但能但能“延伸延伸”至外部空間。也就是說(shuō)至外部空間。也就是說(shuō),金屬空腔金屬空

20、腔C并沒(méi)并沒(méi)有遮擋有遮擋A的電場(chǎng)的電場(chǎng),沒(méi)有起到靜電屏蔽的作用。所以沒(méi)有起到靜電屏蔽的作用。所以,B球受到球受到C外側(cè)感應(yīng)電外側(cè)感應(yīng)電荷電場(chǎng)的影響將向右偏離豎直線。荷電場(chǎng)的影響將向右偏離豎直線?！军c(diǎn)撥】要理解并記住靜電屏蔽的兩種情況【點(diǎn)撥】要理解并記住靜電屏蔽的兩種情況:其一其一,無(wú)論空腔是否接地?zé)o論空腔是否接地,外部電場(chǎng)外部電場(chǎng)不能影響空腔內(nèi)部不能影響空腔內(nèi)部;其二其二,空腔內(nèi)的電荷對(duì)空腔外部的影響分兩種情況空腔內(nèi)的電荷對(duì)空腔外部的影響分兩種情況,空腔不接空腔不接地時(shí)地時(shí),能影響外部能影響外部,空腔接地時(shí)空腔接地時(shí),不能影響外部。在本題中不能影響外部。在本題中,假如將假如將C的外側(cè)接地的外側(cè)

21、接地,如如圖丙所示圖丙所示,則外側(cè)正電荷消失則外側(cè)正電荷消失,C的外側(cè)空間電場(chǎng)也消失的外側(cè)空間電場(chǎng)也消失,也即也即A的電場(chǎng)被遮擋而的電場(chǎng)被遮擋而不對(duì)外部空間產(chǎn)生影響。不對(duì)外部空間產(chǎn)生影響。拓展三拓展三:有關(guān)電場(chǎng)疊加的問(wèn)題有關(guān)電場(chǎng)疊加的問(wèn)題3.在在x軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷軸上有兩個(gè)點(diǎn)電荷,一個(gè)帶正電一個(gè)帶正電Q1,一個(gè)帶負(fù)電一個(gè)帶負(fù)電Q2,且且Q1=2Q2,用用E1和和E2分別分別表示兩個(gè)電荷所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小表示兩個(gè)電荷所產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小,則在則在x軸上軸上()。A.E1=E2之點(diǎn)只有一處之點(diǎn)只有一處,該點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)為該點(diǎn)合場(chǎng)強(qiáng)為0B.E1=E2之點(diǎn)共有兩處之點(diǎn)共有兩處,一處合場(chǎng)強(qiáng)為一處合場(chǎng)強(qiáng)為0,另一

22、處合場(chǎng)強(qiáng)為另一處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2C.E1=E2之點(diǎn)共有三處之點(diǎn)共有三處,其中兩處合場(chǎng)強(qiáng)為其中兩處合場(chǎng)強(qiáng)為0,另一處合場(chǎng)強(qiáng)為另一處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2D.E1=E2之點(diǎn)共有三處之點(diǎn)共有三處,其中一處合場(chǎng)強(qiáng)為其中一處合場(chǎng)強(qiáng)為0,另兩處合場(chǎng)強(qiáng)為另兩處合場(chǎng)強(qiáng)為2E2B【點(diǎn)撥】電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量【點(diǎn)撥】電場(chǎng)強(qiáng)度是矢量,矢量的合成應(yīng)遵循平行四邊形定則矢量的合成應(yīng)遵循平行四邊形定則,如果幾個(gè)點(diǎn)電荷如果幾個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在某點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度共線單獨(dú)存在時(shí)在某點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度共線,可以根據(jù)符號(hào)規(guī)則把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為可以根據(jù)符號(hào)規(guī)則把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為代數(shù)運(yùn)算求該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度代數(shù)運(yùn)算求該點(diǎn)電場(chǎng)強(qiáng)度;如果幾個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在某點(diǎn)產(chǎn)

23、生的電場(chǎng)強(qiáng)度如果幾個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)存在時(shí)在某點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度不共線不共線,必須根據(jù)平行四邊形定則把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為一個(gè)解三角形的數(shù)學(xué)問(wèn)題必須根據(jù)平行四邊形定則把矢量運(yùn)算轉(zhuǎn)化為一個(gè)解三角形的數(shù)學(xué)問(wèn)題,其中主要是解直角三角形其中主要是解直角三角形,從而求出該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。從而求出該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。A ADC【解析】此題首先應(yīng)明確求的是感應(yīng)電荷的電場(chǎng)而不是合場(chǎng)強(qiáng)【解析】此題首先應(yīng)明確求的是感應(yīng)電荷的電場(chǎng)而不是合場(chǎng)強(qiáng);其次要明確其次要明確金屬球上感應(yīng)電荷的分布較復(fù)雜金屬球上感應(yīng)電荷的分布較復(fù)雜,無(wú)法直接求出。但因金屬球處于靜電平衡無(wú)法直接求出。但因金屬球處于靜電平衡狀態(tài)狀態(tài),其內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)處處為零其內(nèi)部的合場(chǎng)

24、強(qiáng)處處為零,即即E合合=E施感施感+E感應(yīng)感應(yīng)=0,所以可用等效法所以可用等效法,通過(guò)通過(guò)求帶電桿的電場(chǎng)來(lái)解決感應(yīng)電荷的電場(chǎng)求帶電桿的電場(chǎng)來(lái)解決感應(yīng)電荷的電場(chǎng),再將細(xì)桿等效成一點(diǎn)電荷再將細(xì)桿等效成一點(diǎn)電荷(不影響不影響討論結(jié)果討論結(jié)果),可知可知C項(xiàng)正確。項(xiàng)正確。4.一個(gè)不帶電的空心金屬球一個(gè)不帶電的空心金屬球,在它的球心處放一個(gè)正電荷在它的球心處放一個(gè)正電荷,則其電場(chǎng)分布正確的則其電場(chǎng)分布正確的是是()。B【解析】對(duì)于沒(méi)有接地的空腔導(dǎo)體【解析】對(duì)于沒(méi)有接地的空腔導(dǎo)體,內(nèi)部電荷會(huì)影響空腔外部?jī)?nèi)部電荷會(huì)影響空腔外部;但金屬球但金屬球殼內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)線殼內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)線,所以只有選項(xiàng)所以只有選項(xiàng)B正確

25、。正確。5.A、B為兩個(gè)大小不等的導(dǎo)體球殼為兩個(gè)大小不等的導(dǎo)體球殼(RARB),分別帶有正電荷分別帶有正電荷q與與2q,如圖所示如圖所示。(1)球殼球殼B與與A接觸一下后接觸一下后,將將B放進(jìn)放進(jìn)A球殼內(nèi)與內(nèi)表面接觸球殼內(nèi)與內(nèi)表面接觸,則則A的帶電情況是的帶電情況是,B的帶電情況是的帶電情況是 。 (2)球殼球殼B與與A接觸一下后接觸一下后,將將B球殼放進(jìn)球殼放進(jìn)A球殼內(nèi)球殼內(nèi),使使A瞬間接地瞬間接地,再將再將B與與A的內(nèi)表的內(nèi)表面接觸面接觸,則則A的帶電情況是的帶電情況是 ;B的帶電情況是的帶電情況是 。 外表面帶電外表面帶電3q不帶電不帶電【解析】【解析】(1)B與與A接觸一下后接觸一下后

26、,兩者電荷量重新分配。但無(wú)論如何分配兩者電荷量重新分配。但無(wú)論如何分配,將將B放進(jìn)放進(jìn)A球殼內(nèi)與球殼內(nèi)與A接觸接觸,B球殼上的電荷將全部轉(zhuǎn)移到球殼上的電荷將全部轉(zhuǎn)移到A球殼外表面球殼外表面,A球殼外表面帶電球殼外表面帶電荷量為荷量為qA+qB=3q,故最后故最后B球殼不帶電。球殼不帶電。(2)B與與A接觸一下后接觸一下后,由于由于A球殼比球殼比B球殼大球殼大,一定有電荷從一定有電荷從B流向流向A,結(jié)果結(jié)果A球殼帶球殼帶電荷量電荷量qAqB,球殼帶電荷量球殼帶電荷量qB2q,qA+qB=3q。將。將B放進(jìn)放進(jìn)A球殼內(nèi)球殼內(nèi),由于靜電感應(yīng)由于靜電感應(yīng),A球殼內(nèi)表面感應(yīng)出電荷量球殼內(nèi)表面感應(yīng)出電荷量

27、-qB,A球殼外表面帶電為球殼外表面帶電為qA+qB=3q。A瞬間接地后瞬間接地后,A球殼外表面電荷中和。再將球殼外表面電荷中和。再將B與與A的內(nèi)表面接觸的內(nèi)表面接觸,兩者電荷正好全部中和。兩者電荷正好全部中和。不帶電不帶電不帶電不帶電6.如圖甲所示如圖甲所示,在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷在真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1=+3.010-8 C和和Q2=-3.010-8 C,它們它們相距相距0.1 m,求電場(chǎng)中到兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離也等于求電場(chǎng)中到兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離也等于0.1 m的的A點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度。1.在醫(yī)療手術(shù)中在醫(yī)療手術(shù)中,為防止麻醉劑乙醚爆炸為防止麻醉劑乙醚爆炸,地磚要用導(dǎo)電材料制成地磚要用導(dǎo)電

28、材料制成,醫(yī)生、護(hù)士醫(yī)生、護(hù)士要穿由導(dǎo)電材料制成的鞋子和棉布外套要穿由導(dǎo)電材料制成的鞋子和棉布外套,一切設(shè)備要良好接地一切設(shè)備要良好接地,甚至病人身體甚至病人身體也要良好接地也要良好接地,這樣做是為了這樣做是為了()。A.消除靜電消除靜電B.除菌消毒除菌消毒 C.應(yīng)用靜電應(yīng)用靜電 D.防止靜電防止靜電【解析】接地能有效地消除靜電。【解析】接地能有效地消除靜電。A2.如圖所示如圖所示,把原來(lái)不帶電的金屬殼把原來(lái)不帶電的金屬殼B的外表面接地的外表面接地,將一帶正電的小球?qū)⒁粠д姷男∏駻從小從小孔中放人球殼內(nèi)孔中放人球殼內(nèi),但不與但不與B發(fā)生接觸發(fā)生接觸,達(dá)到靜電平衡后達(dá)到靜電平衡后,則則()。A

29、.B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零B.B不帶電不帶電C.B的外表面帶正電的外表面帶正電D.B的內(nèi)表面帶負(fù)電的內(nèi)表面帶負(fù)電【解析】由靜電感應(yīng)規(guī)律知【解析】由靜電感應(yīng)規(guī)律知,B內(nèi)表面帶負(fù)電內(nèi)表面帶負(fù)電,外表面由于接地而不帶電外表面由于接地而不帶電,故故B、C錯(cuò)錯(cuò),D對(duì)對(duì);B的空腔外部電場(chǎng)強(qiáng)度為零而內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度不為零的空腔外部電場(chǎng)強(qiáng)度為零而內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度不為零,A錯(cuò)。錯(cuò)。DC3.隨著人們生活水平的提高隨著人們生活水平的提高,各種家用電器日益走入我們的居家生活各種家用電器日益走入我們的居家生活,而家用電器而家用電器所產(chǎn)生的靜電荷會(huì)被人體吸收并積存起來(lái)所產(chǎn)生的靜電荷會(huì)被人體吸收并積存起來(lái),再加上

30、居室內(nèi)墻壁和地板多屬絕緣體再加上居室內(nèi)墻壁和地板多屬絕緣體,空氣干燥空氣干燥,因此更容易受到靜電干擾。由于老年人的皮膚相對(duì)年輕人干燥以及因此更容易受到靜電干擾。由于老年人的皮膚相對(duì)年輕人干燥以及老年人心血管系統(tǒng)的老化、抗干擾能力減弱等因素老年人心血管系統(tǒng)的老化、抗干擾能力減弱等因素,老年人更容易受靜電的影響老年人更容易受靜電的影響。心血管系統(tǒng)本來(lái)就有各種病變的老年人更會(huì)受靜電的影響使病情加重。過(guò)高。心血管系統(tǒng)本來(lái)就有各種病變的老年人更會(huì)受靜電的影響使病情加重。過(guò)高的靜電還常常使人焦躁不安、頭痛、胸悶、呼吸困難、咳嗽。我們平時(shí)生活中的靜電還常常使人焦躁不安、頭痛、胸悶、呼吸困難、咳嗽。我們平時(shí)生

31、活中就應(yīng)當(dāng)采取措施就應(yīng)當(dāng)采取措施,有效防止靜電有效防止靜電,下列方法不可行的是下列方法不可行的是()。A.室內(nèi)要勤拖地、勤灑些水室內(nèi)要勤拖地、勤灑些水B.要勤洗澡、勤換衣服要勤洗澡、勤換衣服C.選擇柔軟、光滑的化纖類衣物選擇柔軟、光滑的化纖類衣物D.盡量避免使用化纖地毯和以塑料為表面材料的家具盡量避免使用化纖地毯和以塑料為表面材料的家具【解析】室內(nèi)要保持一定的濕度【解析】室內(nèi)要保持一定的濕度,室內(nèi)要勤拖地、勤灑些水室內(nèi)要勤拖地、勤灑些水;要勤洗澡、勤換衣要勤洗澡、勤換衣服服,以消除人體表面積聚的靜電荷。對(duì)于老年人以消除人體表面積聚的靜電荷。對(duì)于老年人,應(yīng)選擇柔軟、光滑的棉紡織衣應(yīng)選擇柔軟、光滑

32、的棉紡織衣物物,盡量不穿化纖類衣物盡量不穿化纖類衣物,以使靜電的危害減少到最低限度以使靜電的危害減少到最低限度;盡量避免使用化纖地盡量避免使用化纖地毯和以塑料為表面材料的家具毯和以塑料為表面材料的家具,以防止摩擦起電。以防止摩擦起電。4.在負(fù)電荷附近有兩個(gè)絕緣導(dǎo)體在負(fù)電荷附近有兩個(gè)絕緣導(dǎo)體M、N,由于靜電感應(yīng)發(fā)生了如圖甲所示的電荷由于靜電感應(yīng)發(fā)生了如圖甲所示的電荷分布分布,當(dāng)用導(dǎo)線將當(dāng)用導(dǎo)線將ad兩點(diǎn)連接起來(lái)時(shí)兩點(diǎn)連接起來(lái)時(shí),導(dǎo)線中是否有電流流過(guò)導(dǎo)線中是否有電流流過(guò)?如果有電流如果有電流,電流電流的方向是怎樣的的方向是怎樣的?甲甲【解析解析】畫(huà)出一條從負(fù)電荷出發(fā)畫(huà)出一條從負(fù)電荷出發(fā),通過(guò)兩個(gè)絕緣導(dǎo)體通過(guò)兩個(gè)絕緣導(dǎo)體M、N,且指向負(fù)電荷的且指向負(fù)電荷的一條電場(chǎng)線一條電場(chǎng)線,如圖乙所示如圖乙所示,因電勢(shì)逆著電場(chǎng)線方向升高因電勢(shì)逆著電場(chǎng)線方向升高,a=bc=d,因電流從因電流從電勢(shì)高處流向電勢(shì)低處電勢(shì)高處流向電勢(shì)低處,將將ad兩點(diǎn)連接后兩點(diǎn)連接后,有電流從有電流從d點(diǎn)流向點(diǎn)流向a點(diǎn)。點(diǎn)。乙乙5.滾筒式靜電分選器由料斗滾筒式靜電分選器由料斗A、導(dǎo)板、導(dǎo)板B、導(dǎo)體滾筒、導(dǎo)體滾筒C、刮板、刮板D、料槽、料槽E、料槽、料槽F和放電針和放電針G等部件組成。等部件組成。C與與G分別接于直流高壓電源的正、負(fù)極分別接于直流高壓電源