大学物理教学教案6-6

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1、教案序号：25-26教学课题静电场屮的导体施教时间4.20-4.22教学n标知识目标：理解静电感应过程以及静电平衡的条件；静电平衡时电荷在导体上的分布规律。能力目标：理解尖端放电和静电屏蔽现象情感目标：微观思想的渗透，理想模型的方法。。教学重点、难点重点：静电平衡难点：静电平衡教学准备教学过程设计〃导入：前面学习静电场主要是在真空条件下，事实上由于静电场是有源场，必然与物体发生联系，因而静电场也必定和物体发生相互影响。根据物质导电性能的好坏，我们可以把物质分为导体和绝缘体，绝缘体又叫做电介质。因此本章的内容

2、主要包含两个方面，静电场中的导体和静电场中的介质。首先学习的是静电场中的导体。一、导体与静电场的相互影响：（与学生一起分析、归纳、总结）1•导体的结构特点这里的导体主要指金属导体，金属导体中含有大量的自由电子，在没有外电场的情况下，做无规则热运动。原子中的外层电子成为了自由电子，剩余部分称为原子实。原子实带正电。整个导体和导体各部分呈电屮性。2..静电平衡状态当给导体加上外电场以后，自由电子就会受到电场力的作用，因而作定向运动。使得电荷和原子实发生分离，同时由于电荷的分布变化使导体不同部分不再呈现电屮性，因

3、而出现了感应电荷，同时也就产生了附加电场，附加电场与原外电场共同在该区域起作用，并且电子的迁移会进一部增强附加电场，由于附加电场与原来电场方向相反，附加电场的产生对原来电场形成的是抵消作用。所以感应电荷越多，附加电场就越强，合场强就越小，最终合场强变为零，达到静电平衡状态，即导体中包括导体表面没有电荷作定向移动的状态。二、•静电平衡状态的条件；（与学生一起分析、归纳、总结）1.根据静电平衡状态的定义，达到静电平衡时自由电子不作定向移动，即自由电子不受电场力的作用，由F=eE可知，电场强度必然处处为零。2.根

4、据电场和电势的关系，导体的电势必然是一个常数，即导体是等势体，导体表面是等势面，与场强垂直。三、静电平衡时电荷在导体中的分布（与学生一起分析、归纳、总结）1、对于实心导体，根据高斯定理，rti于导体内部场强处处为零，因而通过导体内任意封闭曲面的电通量必定为零，因而导体内部无电荷，电荷支分布于导体外表面。2、对于有空腔的导体若导体内无电荷，则相当于将实心导体挖去一部分，不影响电荷的分布，电荷依然分布于导体外表面。若导体内有带电体，由高斯定理可以知道，导体的电荷分布于内外表面。3、导体表面附近的场强与电荷分布的

5、关系。•・•E'S=a（AS}/£04孤立导体处于静电平衡时，它的表面各处的面电荷密度与各处表面的曲率有关，曲率越大的地方，面电荷密度越大。尖端放电就与面电荷密度、场强有关。四、静电屏蔽（与学生一起分析、归纳、总结）用具有金属板或者金属网线做成的外壳，可以将外电场或者内电场屏蔽在外面或者里面，成为静电屏蔽。例题［例一］两个无限大带电平面，接地与不接地的讨论。面积为S,带电量Q的一个金属板，与另一不代电的金属平板平行放置。求静电平衡时，板上电荷分布及周围电场分布；若第二板接地，情况又怎样？设静电平衡后，金属

6、板各面所带电荷面密度如图所示由已知条件：（5+K）S=Q6+K=0由静电平衡条件和高斯定理，做如图所示高斯面可得:（72+a3=0金属板内任一点的场强为零，由柱加原理得：0+6+6-6=0以上四个方程联立可求出：E]=方向向左方向向右方向向右0_2S学生练习:教师小结:板书设计静电场屮的导体一、导体与静电场的相互影响设静电平衡后，金属板各面所带电荷面密度如图所示由已知条件：（5+K）S=Q6+K=0由静电平衡条件和高斯定理，做如图所示高斯面可得:（72+a3=0金属板内任一点的场强为零，由柱加原理得：0+6

7、+6-6=0以上四个方程联立可求出：E]=方向向左方向向右方向向右0_2S学生练习:教师小结:板书设计静电场屮的导体一、导体与静电场的相互影响二、静电平衡状态三、静电平衡吋电荷在导体上的分布1、实心导体2、空腔导体有电荷时无电荷时三、场强与电荷分布的关系四、静电屏蔽教后小记本节内容有部分是学生在中学接触过的，但是不是当时学习的重点，因而多数学生都很陌生，需要结合实验，把理论推导和实验结合起來，使学生有更深刻的认识。