高二物理选修3-1 专题静电平衡

高二物理选修3-1 专题：静电平衡

【教学三维目标】

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，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零 3．知道静电屏蔽及其应用 【重点难点】 静电平衡状态 电场中导体的特点 【教学方法】

推理归纳法、问题解决法、实验法 【教具准备】

验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干 【教学过程】 (一)复习提问

1、什么是静电感应现象？

2、静电感应现象的实质是什么？

3、在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？

若将导体接地则情况如何？左端接地呢？ (二)新课教学 一、电场中的导体

1、 金属导体的特征：

由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成 2、 静电感应现象

问题：在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？ 是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？

金属导体内部有电场吗？

答：使空间电场重新分布

源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动

静电平衡状态：导体（包括表面）

中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态

4、静电平衡状态下导体的特点：

⑴内部场强处处为零（不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0）

⑵导体中没有自由电荷定向移动 ⑶净电荷分布在导体表面 实验证明：法拉第圆筒实验 ⑷导体表面附近电场线与表面垂直

理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面 反证法：若内部有自由电荷，则内部场强不为0，导体就不是处于静电平衡状态

5

上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线 二、静电屏蔽

1、 空腔导体的特点：

净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场

2、 静电屏蔽

外部电场对内部仪器没有影响 若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，

但内对外有影响

实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小

若将球壳接地，则内外各不影响

3、 应用

电学仪器和电子设备外面套有金属罩 通信电缆版面包一层铅皮 高压带电作业人员穿金属网衣 通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱

(三)巩固练习

例1：如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，试分析A 、B 、C 三

点的场强：

A ．E A ≠0 ，E

B =0 ，E

C =0

B ．E A ≠0 ，E B ≠0 ，E

C =0 C ．E A ≠0 ，E B ≠0 ，E C ≠0

D ．

E A =0 ，E B ≠0 ，E C =0

例2：如图所示，A 、B 是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，中间用导线连接，现用

一带正电的小球C 靠近B ，用手摸一下B 球，再撤去导线，然后移走C 球，则A 、B 带电情况：

A ．A 球带正电，

B 球带负电

B ．A 球带正电，B 球不带电

C ．A 球不带电，B 球带负电

D ．以上说法都不正确

例3：长为L 的金属棒原来不带电，现将一带电荷量为q 的正电荷放在距棒左端R 处且与棒在

一条线上，则棒上感应电荷在棒内中点O 处产生的场强的大小 ，方向 。

(四)小结

1、静电平衡状态下导体有什么特点？

2、静电屏蔽有哪几种情况？有哪些应用？ 【布置作业】 【教后记】

1、 教材并没有安排这一节的内容，但在历届高考中都有体现，所以对于这块知识原则是讲清基础知识，不追求深难偏。

学生对电场强度大小，方向的判断，导体内部外部的区别存在问题，准备在作业纸上让他们逐步解决问题。

B

+

C

q