静电屏蔽教案.doc

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1、静电屏蔽一、教学目标1、知识目标(1)知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态；(2)理解静电平衡时，导体内部的场强处处为零，电荷只分布在导体的外表面上；(3)知道静电屏蔽及其应用。2、能力目标(1)培养学生的观察能力，逻辑推理的能力，分析问题的能力；(2)掌握分析和综合等思维方法。3、德育目标(1)使学生在理解知识、获取知识的同时体会到了理论联系实际的意义；(2)渗透具体问题具体分析的方法。二、教学重点、难点1．静电场中静电平衡状态下导体的特性，即其电荷分布、电场分布等，这是重点。2．运用电场有关知识，分析、推理出实验现象

2、的成因，这是难点。三、教学方法实验法，推理法、归纳法、讲练法。四、教具验电器两个、法拉第圆筒一个、有绝缘柄的金属小球一个，带绝缘支架的金属球一个、金属网罩一个。五、教学过程：（一）新课引入什么是静电感应现象？将不带电的导体靠近带电体时，导体上就带电了，靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应现象。为什么会产生静电感应现象呢？电场的重要性质是对放入其中的电荷有力的作用，导体内部有大量自由电荷，把导体放入电场中，对金属导体来说，是由做热振动的正离子和在它们之间做无规则热运动的自由电子组成的。将一不带

3、电导体靠近带电体时，导体即处于带电体所形成的电场中，导体内的自由电子在电场力的作用下，逆着电场线定向移动，使导体一侧集聚负电荷，而导体另一侧则集聚等量的正电荷。①可根据同性相斥、异性相吸来判断电荷的分布情况。②也可以分析距A远近不同，电势不同，而金属导体中自由电子在电场力作用下由电势低处运动至电势高处。静电感应现象中，导体不同部分出现的净电荷称为感应电荷。静电场中导体上自由电荷受电场力作用做定向移动会不会一直运动下去？（二）进行新课一、静电平衡状态1．静电平衡状态导体置于电场中时，自由电荷受力，发生定向移动，从而重新分布。重新分布

4、的电荷在导体内产生一个与原电场反向的电场，阻碍电荷定向移动，直至最后无电荷定向移动为止，这时感应电荷电场与原电场的合场强为零。①什么是静电平衡状态：导体上处处无电荷定向移动的状态。②特征：导体内部处处场强为零。在这个特征基础上进行推论，可得静电场中导体的特点。2．静电平衡状态的特点：（1）处于静电平衡状态，导体内场强处处为零。例1导体杆放于点电荷+Q附近达到静电平衡后，求杆中距Q为r的一点Q的电场强度及杆上感应电荷在a点产生的电场强度。解析：因为杆处于静电平衡状态，故Ea=0a点场强由+Q产生的电场强度和感应电荷电场合成。EQ＋E

5、感＝Ea＝0（2）在静电平衡状态下，净电荷只能分布在导体外表面上。可采用反证法，若导体内部有净电荷，电荷周围有电场，那么导体内部电场强度将不为零，电荷将发生定向移动。实验1 法拉第圆筒实验。使筒A带电，至A中箔片张开为止，利用验电球B可先从A外表面接触，再与验电器金属球C接触，反复几次后，可明显地看到C金属箔片张开，可说明A外表面有电荷。若使B与A内壁接触后再与C接触，则C金属箔将不张开，可验证A内壁无电荷。若使用一根导线与A的外表面和C连接，结果会怎样呢？C的金属箔片张开，A的金属箔片张开角度减小。若使用一根导线与A的内壁和C连

6、接，结果会怎样呢？C的金属箔片张开，A的金属箔片张开角度减小。（3）处于静电平衡状态的导体表面上任一点场强方向与该点表面垂直。可用反证法证明，若不垂直，沿表面有切向分量，电荷将发生定向移动。（4）在没有外电场的带电导体平衡时，其内部场强处处为零。（5）处于静电平衡状态导体是个等势体，导体表面是等势面，沿导体表面移动电荷，电场力与表面切向垂直，电场力做功为零。所以 电势差为零，表面是等势面。内部处处E=0，任两点间移动电荷，电场力为零，任两点等势，所以是等势体。注：处于静电平衡状态的导体，其内部的自由电子依然在做无规则的运动。二、静

7、电屏蔽实验2先使A带电，然后移近验电器B，由于静电感应，B的金属箔片张开，若把B置于金属网罩中，可发现B的金属箔片不张开。简单分析：验电器B上没有感应电荷，说明金属网罩内无电场。任取一个导体壳，处于静电场中，壳内无电场。反证法：若有电场，电场线发自壳壁，终止于壳壁，与壳是等势体相矛盾，这样的电场线不存在。（1）封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响。如壳内无带电体而壳外有电荷q，则静电感应使壳外壁带电（如图1）。静电平衡时壳内无电场。这不是说壳外电荷不在壳内产生电场，由于壳外壁感应出异号电荷，它们与q在壳内空间任一点激发的合场强

8、为零。因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响。壳外壁的感应电荷起了自动调节作用。如果把上述空腔导体外壳接地（图2），则外壳上感应正电荷将沿接地线流入地下。静电平衡后空腔导体与大地等势，空腔内场强仍然为零。如果空腔内有电荷，则空腔导体仍与地