2017_2018学年高中物理静电场第4节电场中的导体教学案鲁科版.doc

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1、第4节电场中的导体1.如果有几个点电荷同时存在，电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和。2．处在电场中的导体，当达到静电平衡时，内部电场强度处处为零。3．金属壳内不受外部电场的影响的现象叫静电屏蔽。屏蔽意为无影响，并非挡住外电场。一、场强叠加原理1．概念若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的矢量和。这个结论叫做场强的叠加原理。2．方法场强的叠加遵循平行四边形定则。3．特点电场叠加具有普遍性，不仅点电荷的电场可以叠加，其他任何电场的场强都可以进行叠加。二、静电平衡与静电屏蔽1．静

2、电平衡(1)定义：导体中没有电荷移动的状态。(2)特点①导体内部场强处处为零。②电荷只分布在导体的外表面上。2．静电屏蔽(1)定义：当中空的导体达到静电平衡时，内部无电场，因而导体的外壳会对其内部起屏蔽作用，使它内部不受电场影响的现象。(2)应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。221．自主思考——判一判(1)在电场中导体处于静电平衡时，导体内任一点的场强一定为零。(√)(2)在电场中导体处于静电平衡时，导体内任一点感应电荷的场强一定为零。(×)(3)在电场中导体处于静

3、电平衡时，导体内不再有电荷移动。(√)(4)几个点电荷共同形成的电场中的某一点，各个点电荷的电场是相互影响的。(×)2．合作探究——议一议(1)电场强度的合成与力的合成有何相同之处？[提示]　电场强度和力都是矢量，其合成都遵守平行四边形定则。(2)静电平衡的导体，其电荷分布在导体的外表面上，那么，导体内部还有电荷吗？[提示]　静电平衡是指导体内部的合场强为零，没有电荷定向移动，并不是导体内部没有电荷。(3)形状不规则的带电体，表面上各处的电荷分布是否均匀？附近场强是否相等？[提示]　在导体外表面，电荷分布不均匀，电场强度也不相等。场强叠加问题1．电场中某点的电场强度为

4、各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。这种关系叫做电场强度的叠加。例如，图141中，P点的电场强度等于＋Q1在该点产生的电场强度E1与－Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和。　　　　　图141　　　　　　图1422．比较大的带电体的电场，可把带电体分做若干小块，每小块看成点电荷，用点电荷电场叠加的方法计算。3．如图142所示，均匀带电球体(或球壳)外各点的电场强度：E＝k，式中r是球心到该点的距离(r＞R)，Q为整个球体所带的电荷量。1.如图143所示，M、N和P是以MN为直径的半圆弧上的三点，O点为半圆弧的圆心，∠22MOP＝60°。电荷量相等、符号相反的两个

5、点电荷分别置于M、N两点，这时O点电场强度的大小为E1；若将N点处的点电荷移至P点，则O点的场强大小变为E2，E1与E2之比为(　　)图143A．1∶2　　　　　　　　　B．2∶1C．2∶D．4∶解析：选B　根据题意，每个点电荷在O点产生的场强为，则当N点处的点电荷移至P点时，O点场强如图所示，合场强大小为E2＝，则＝，B正确。2.如图144所示，正点电荷Q放在一匀强电场中，在以Q为圆心、半径为r的圆周上有a、b、c三点，将检验电荷q放在a点，它受到的静电力正好为零，则匀强电场的大小和方向如何？b、c两点的场强大小和方向如何？图144解析：点电荷Q周围空间的电场是由两

6、个电场叠加而成的。根据题意可知，Q在a点的场强和匀强电场的场强大小相等、方向相反，所以匀强电场的场强大小为E＝，方向向右。在b点，两个电场合成可得Eb＝，方向向右。在c点，两个电场合成可得Ec＝，方向指向右上方，与ab连线成45°角。答案：，方向向右；Eb＝，方向向右；Ec＝，方向指向右上方，与ab连线成45°角。静电平衡与静电屏蔽问题1．静电平衡的形成22(1)自由电荷的移动：导体刚放入电场中的瞬间，导体中的自由电荷受电场力F的作用，产生定向运动(如图145甲)，同时在导体中产生一个附加电场E′(如图乙)，使自由电荷又受电场力F′的作用，F和F′方向相反。(2)电场

7、叠加：当E＝E′时，导体内合场强为零(如图丙)，自由电荷受合力也为零，这时导体中无电荷定向移动，即达到了静电平衡状态。(3)结论：处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零。图1452．静电平衡时导体的特点(1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零。导体内部场强为零指的是外部电场和附加电场的合场强为零，其效果相互抵消。(2)导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直。(3)净电荷只分布在导体的外表面上。(4)对于一孤立的带电体，可视为导体处于自己所带电荷的电场之中，达到静电平衡时，也有两个基本特点：①导体内部的场强处处为零；②导体所带电荷只能分布在导体的