2014-2015学年鲁科版物理选修3-1课件：第1章 第4讲 电场中的导体.ppt

1、高中物理选修3-1鲁科版第一章 静电场第四讲电场中的导体目标定位电场中的导体知道静电平衡状态下电荷的分布规律.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用.23目标定位预习导学课堂讲义对点练习知道电场强度的概念和定义式以及叠加原理，并会进行有关的计算.1预习导学各自一、场强叠加原理1.想一想：电场强度的合成与力的合成有何相同之处？矢量和答案：力和电场强度都是矢量，求和时均遵循平行四边形定则1移动处处为零外表面上2.静电平衡外部电场静电屏蔽二、静电平衡与静电屏蔽电场中的导体想一想：导体达到静电平衡后，导体内的电荷还在运动吗？答案：达到静电平衡后，自由电子没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍

2、在做无规则的运动.目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义电场中的导体1.电场强度是矢量，它遵循矢量的特点和运算法则一、电场强度的叠加2.某空间中有多个电荷时，该空间某点的电场强度等于所有电荷在改点产生的电场强度的矢量和3可以根据对称性原理，灵活利用假设法、分割法等特殊方法进行研究目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例1 如图所示，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,MOP60.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于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点场强大小变为E2;E1与E2之比为 ()A.12 B.21 C.21

3、D.41电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例1 如图所示，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,MOP60.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于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点场强大小变为E2;E1与E2之比为 ()A.12 B.21 C.21 D.41夹角120的两个等大的矢量，合矢量与分矢量大小相等。B电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例1 如图所示，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,MOP60.电荷量相等、符号相反的两个点电荷分别置于M、N两点,这时

4、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点场强大小变为E2;E1与E2之比为 ()A.12 B.21 C.21 D.41B借题发挥电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则（平行四边形定则或三角形定则），常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等；电场中的导体对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义二、静电平衡的理解及应用1.静电平衡实质(1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，

5、直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止(2)静电平衡时，导体内存在两个电场：外电场E0和感应电荷在导体内部产生的附加电场E，在导体内部各位置，附加电场E与外电场E0方向相反、大小相等，导体内各位置的合场强为零，自由电荷所受合力为零电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义2.对静电平衡的理解(1)达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的(3)导体达到静电平衡后，内部场强处处为零是指原电场的电场强度E0与导体两端感应电荷产生的场强E的合场强为零二、静电平衡的理解及应用电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义例 2 长为l的导体棒原

6、来不带电,现将一带电荷量为q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示当棒达到静电平衡后,棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于_，方向为_解析q在P点形成的电场E0EE0E0根据点电荷的场强公式：方向向左E左电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习例 2 长为l的导体棒原来不带电,现将一带电荷量为q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示当棒达到静电平衡后,棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于_，方向为_课堂讲义E0E左借题发挥(1)当外电场、导体在电场中的位置或导体的形状发生变化时：感应电荷的分布会迅速变化，很快达到新的平衡(2)静电平衡时，感应电荷产生的电场与外电场在导体

7、内部的合场强为零电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义电场中的导体针对训练 如图所示，点电荷A和B带电荷量分别为3.0108C和2.4108 C，彼此相距6 cm.若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm的金属球壳，求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度A在O点的场强:解析B在O点的场强:由静电平衡条件知E3E1E25.4105 N/C E1E26 cm合场强为0设感应电荷在O点的场强为E3，方向由O指向A目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义1.静电屏蔽实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，

8、即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存,矢量和为零而已二、静电屏蔽的理解及应用2.静电屏蔽的两种情况(1)导体外部的电场影响不到导体内部静电屏蔽的本质是静电感应，导体外面的电场不影响导体内部，是因为外电场与导体表面的感应电荷在导体内部任一点的场强叠加后合场强为零电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义如图所示，把验电器靠近带电体，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内,再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩内不受外电场的影响电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义二、静电屏蔽的理解及应用2.静电屏蔽的两种情况(2)接地导体的内部电场影响不到导体外部.接地导体的内部电场

9、不影响导体外部，是因为导体外部的感应电荷都被排斥入地，在只有施感电荷和内壁感应出的异种电荷的情况下，两部分电荷在导体外部任何一点的场强叠加后合场强为零电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习课堂讲义如图所示，如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷q。由于静电感应，导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷，其电场线分布如图甲所示；当把导体球壳接地后，q在壳内的电场对外部空间就没有影响了，此时的电场线分布如图乙所示电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习AP、R上均出现感应电荷BP、R上均没有感应电荷CP上有而R上没有感应电荷DP上没有而R上有感应电荷例 3 如图所示，两个相同的空心金属球M和

10、N，M带电荷量为Q，N不带电(M、N相距很远，互不影响)，旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时()D电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习AP、R上均出现感应电荷BP、R上均没有感应电荷CP上有而R上没有感应电荷DP上没有而R上有感应电荷例 3 如图所示，两个相同的空心金属球M和N，M带电荷量为Q，N不带电(M、N相距很远，互不影响)，旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时()D借题发挥对静电屏蔽问题的分析，关键是抓住静电感应现象的特点并认识到感应电荷的分布.电场中的导体目标定位预习导学课堂讲义对点练习对点练习

11、电场强度矢量和叠电场强度矢量和叠加加电场中的导体1如图所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点,B30,现在A、B两点放置两点电荷qA、qB，测得C点电场强度方向与AB平行，则qA带_电，qA：qB_.解析 qA带负电，qB带正电即又可得负30目标定位预习导学课堂讲义对点练习对点练习静电平衡和静电屏蔽静电平衡和静电屏蔽电场中的导体2.图中接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r.该点电荷的电场在球心处产生的感应电场的场强大小等于()解析Q在球心处产生的场强大小:E合0故感应电场的场强D目标定位预习导学课堂讲义对点练习对点练习3如图用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟安然无恙，且不带电，其原因是()A鸟的脚爪与金属架绝缘B鸟能承受的安全电压比较高C起电机使笼带电，笼的电势不会很高D鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面静电防护和静电屏蔽的应用静电防护和静电屏蔽的应用解析电场中的导体电荷只分布在外表面金属内和空腔内都无电场，D 目标定位预习导学课堂讲义对点练习再见