高二物理静电现象应用

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1、京翰教育高中物理辅导网http://www.jhwulifudao.com第七节、静电现象的应用教学设计主备教师：杨维君一、【内容与解析】本节课要学的内容静电感应现象指的是在电场中的导体沿着电场强度方向两个端面出现等量异种电荷，其核心是导体内部处处场强为零,理解它关键就是要假设内部场强不为零，那么自由电荷必定受到电场力的作用，在电场力的作用下发生定向移动，说明导体尚未达到静电平衡．导体内部场强为零，是外加电场E0与感应电荷产生的电场E′相互叠加的结果，即E0+E′=0（E′与E0大小相等，方向相反）。教学的重点是内部场强处处为零，解决重点的关键是好好理解感应电场。

2、二、【教学目标与解析】教学目标了解导体导电机制、静电平衡状态、静电感应现象；理解电场中处于静电平衡状态下导体的特点；了解静电屏蔽现象及其应用。着重理解静电场中静电平衡状态下导体的特性，即其电荷分布、电场分布、电势等。目标解析导体内部处处场强为零。假设内部场强不为零，那么自由电荷必定受到电场力的作用，在电场力的作用下发生定向移动，说明导体尚未达到静电平衡．导体内部场强为零，是外加电场E0与感应电荷产生的电场E′相互叠加的结果，即E0+E′=0（E′与E0大小相等，方向相反）。三、【问题诊断分析】在本节课的教学中，学生可能遇到的问题是内部场强处处为零，产生这一问题的原

3、因是没有理解感应电场。要解决这一问题，就要从电荷的移动出发，其中关键是合场强为零。四、【教学支持条件分析】五、【教学过程】1.静电感应现象及静电平衡（1）现象解释：将呈电中性状态的金属导体放入场强为E0的静电场中，导体内自由电子便受到与场强E0方向相反的电场力作用，除了做无规则热运动，自由电子还要向电场玩的反方向作定向移动，图1—4一l（a）所示，并在导体的一个侧面集结，使该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现“过剩”的等量的正电荷图l一4—1（b京翰教育高中物理辅导网http://www.jhwulifudao.com京翰教育高中物理辅导网http://www.j

4、hwulifudao.com）所示。在电场中的导体沿着电场强度方向两个端面出现等量异种电荷，这种现象叫做静电感应。（2）导体静电平衡条件：E内=0由于静电感应，在导体两侧出现等量异种电荷，在导体内部形成与场强E0向的场强E'，在导体内任一点的场强可表示为E内=E0+E′。因附加电场E′与外电场E0方向相反，叠加的结果削弱了导体内部的电场，随着导体两侧感应电荷继续增加，附加电场E′增强，合场强E内将逐渐减小。当E内=0时，自由电子的定向运动也停止了。如图1—4—1（c）。说明：①导体静电平衡后内部场强处处为零，是指电场强度E0，与导体两端感应电荷产生的场强E′的合场

5、强为零。②金属导体建立静电平衡状态的时间是短暂的。③静电平衡时，电荷在导体表面的分布往往是不均匀的，越是尖锐的地方，电荷分布越密，附近电场强度越大。（3）导体静电平衡时，有如下特点：①导体内部处处场强为零。假设内部场强不为零，那么自由电荷必定受到电场力的作用，在电场力的作用下发生定向移动，说明导体尚未达到静电平衡．导体内部场强为零，是外加电场E0与感应电荷产生的电场E′相互叠加的结果，即E0+E′=0（E′与E0大小相等，方向相反）。②导体表面处场强与表面垂直，假如不是这样，场强就有一个沿导体表面的分量，导体上的自由电荷就会发生定向移动，这就不是平衡状态了。③电荷

6、只分布在导体表面外。因为导体内部的场强处处为零，导体内部就不可能有未被抵消的电荷。假如内部某处有静电荷，在它附近的场强就不可能为零。2.静电屏蔽处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。因此，可以利用金属外壳或者金属网封闭某个区域，使得该区域不受外部电场的影响，这一现象叫做静电屏蔽。京翰教育高中物理辅导网http://www.jhwulifudao.com京翰教育高中物理辅导网http://www.jhwulifudao.com静电屏蔽包括两种情况：（1）金属壳内部不受外部影响如图l—4—2（a）图所示，使带电的金属球靠近验电器，由于静电感应，验电器的箔片张开，

7、这表示验电器受到了外电场的影响。如果事先用金属网罩把验电器罩住，如图1—4—2（b）图所示，验电器的箔片就不张开，即使把验电器和金属网罩连接起来，箔片也不张开。这表明金属网罩能把外电场挡住，使罩内不受外电场的影响。（2）接地得封闭导体壳，内部电场对外部没影响。如一封闭的争体壳内部空间某点有一点电荷+q。由于静电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷。其电场线如图1—4—3（a）所示，当把导体壳接地后，+q在壳内的电场对壳外空问就没有影响了，如图l一4—3（b）所示。我们可以这样理解这一现象：当壳内有+q电荷时，壳内空间有电场。其电场线由+q出发，应终止于负电荷，

8、故壳内壁就