高中物理奥赛 之 静电场ppt课件.ppt

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1、CAI使用说明1、斜体文字——表示有备注供查看2、加下划线的变色文字——表示有超链接3、——表示返回至链接来处4、——表示到上一张幻灯片5、——表示到下一张幻灯片6、——表示到首页中学物理奥赛解题研究解题知识与方法研究疑难题解答研究例1（如何分布电荷获得所需电场）例2（均匀带电薄球壳上的小孔中的电场）一、导体壳的性质与静电屏蔽的全面认识第十一专题静电场二、导体不接地情况下的电像法应用例3（均匀带电线段与均匀带电圆弧场强的等效）静电场中的导体壳——一种特殊的静电平衡导体1-1、腔内无电荷的情形（1）带电性质：导体壳的内表面上处处没有电荷，电荷只能分布在外表面上；（2）场强性质：空腔内场

2、强为零；性质（在静电平衡时）：1-1-1、（3）电势性质：腔内电势处处相等—等于导体壳的电势.解题知识与方法研究一、静电场中导体壳的性质与静电屏蔽的全面认识1、静电场中导体壳的性质2、腔内有电荷的情形性质（在静电平衡时）：2-1、导体壳内表面所带电荷与腔内电荷代数和为零.即（2）场强性质从Q1（或Q2）发出的电场线全部止于Q2（或Q1）.止于Q2（或Q1）的电场线全部来自Q1（或Q2）.（1）带电性质电场线的分布情况:壳内空间则仅有（Q1）与（Q2）的电场线.（Q1）与（Q2）的电场线仅在壳内.壳外空间则仅有（Q）与场电荷（+q1，-q2）等的电场线.（Q）与（+q1，-q2）的电场

3、线仅在壳外.（2-2）导体壳外表面的电荷（Q）和外部空间的场电荷（+q1，-q2等）在导体壳外表面以内的空间的合场强处处为零（与空腔内无电荷的情况相同）.（2-1）Q1和Q2的合电场的场强在导体壳内表面以外的空间为零，在导体壳内表面以内场强仅为Q1和Q2的合电场所提供.证明：在导体壳的内、外表面之间的电场为所以（2-2）结论成立.而在导体壳内表面以内，据（2-1）也有（3）电势性质证明：由性质（2-1）即能推知Q1和Q2对导体壳内表面以外的空间的总电势贡献为零.（3-1）Q1和Q2对导体壳内表面以外的空间的总电势U′贡献处处为零.（3-2）而Q和“+q1、-q2等”对导体壳外表面以内

4、的空间的总电势贡献U″处处相等（与空腔中无电荷情况相同）,但不一定为零.2、静电屏蔽某空间区域内的静电场不受区域外的电荷变化的影响.则称该区域被静电屏蔽.2-1、内屏蔽由性质（2-2）即能推知Q和“+q1、-q2等“对导体壳外表面以内的空间的总电势贡献处处相等（但不一定为零）.证明：外表面以内E″=0，内表面以外E′=0，U′=0U″=C无论“q1、q2等”、Q的数量及分布如何变化在导体壳外表面以内的区域场强总是为零.无论“q1、q2等”、Q的数量及分布如何变化在导体壳外表面以内的区域场强分布不变.无论“q1、q2等”、Q的数量及分布如何变化在导体壳外表面以内的区域场强、电势均总是为

5、零.无论“q1、q2等”、Q的数量及分布如何变化在导体壳外表面以内的区域场强、电势均不变.思考问题如果导体壳不接地，当壳内电荷Q1的数量及位置变化时，壳外空间区域的电场（场强、电势）能够不受影响吗？2-2、外屏蔽无论Q1如何变化（Q2随之而变）在导体壳内表面以外的区域场强、电势总是为零.（因Q及q的数量与分布均不变）无论Q1如何变化（Q2随之而变）在导体壳内表面以外的区域场强、电势分布总是不变.(因Q及q的数量与分布均不变)（1）导体壳接地时一个简单的例子：如图，当+Q1变化时，球壳外空间的电场受影响吗？Q数量及分布将随之变化，致使球壳外部空间的场强、电势都将发生改变.如图，当Q1的

6、数量（及符号）变化时：如图，当Q1仅位置变化时：Q数量及分布均不随之变化，球壳外部空间的场强、电势均不发生改变.（2）导体壳不接地时腔内带电体的电荷Q1的数量变化时,导致Q2的数量及分布变化,从而Q的数量及分布也将随之而变,因而导致壳外区域的场强、电势发生改变.此时导体壳既不能屏蔽场强也不能屏蔽电势.腔内带电体的电荷Q1仅位置变化时,仅导致Q2的分布变化,而Q的数量及分布均不变化,因而壳外区域的场强、电势均不发生改变.此时导体壳既屏蔽了场强也屏蔽了电势.2-3、内、外同时完全屏蔽如图，导体壳接地后，壳内、外的电场彼此隔开，场强、电势均互不影响.例1如图，半径为a的导体球外同心放置一个

7、半径为b的不带电导体薄球壳，在离球心距离为d（d>b）处有一个带电量为q的固定点电荷.现让内导体球接地，静电平衡后，试求：（1）内导体球上电荷量；（2）外导体球壳电势.解所有电荷在内球球心处（及内球其他处）的总电势为解得请判断静电感应至静电平衡后，球壳的内外表面上、内球体上有无电荷？如何分布？（1）设内球体表面带电qa（均匀分布）.则球壳内表面带电-qa（均匀分布），球壳外表面带电为qa.（2）外球壳到内球体的电势差仅取决于内球体表面的电荷qa.所以因Ua