电场中的导体(精)

电场中的导体

教学目的：1、知道静电感应现象，并能用于解释有关的问题；

2、知道导体的静电平衡状态及处于平衡状态中的导体电场强度、电荷、

电势等物理量分布的基本特点；

3、利用演示实验，帮助学生正确理解静电学习题的物理情景，克服“静

电学抽象难懂”的心理；

4、总结静电平衡问题的特点，培养学生提高综合运用已学知识，分析、

解决相关问题的能力。

教学重点：处于静电平衡状态的导体的特点

教学难点：静电感应现象中导体的电场、电荷分布

教学方法：以实验、讨论为基础的启发式教学法

教学仪器：投影仪，范格拉夫起电机，验电器，空心导体球，带绝缘架的金属导体。教学过程：

一、组织教学

二、引入新课

【习题1】原来静止的自由电荷在电场力的作用下，总由高的地方向低的地方移动。

讨论：该填入“电场强度”、“电势”还是“电势能”？

【习题2】如果在匀强电场中同时放进带正电的点电荷和带负电的点电荷，正电荷将电场线移动，负电荷将电场线移动；

我们知道，在金属导体中，具有大量的自由电子和金属正离子。

【问题】如果我们把一块导体放进一个电场中，会有什

么情况发生呢？

【板书课题】电场中的导体

三、新课教学

【演示实验1】把验电器的验电球靠近施感电荷，可见

验电器的指针张开。

【讨论】为什么验电器尚未与电荷接触，

验电羽就已经张开？

【结论】把金属导体放进电场中，结果会使导体的电荷重新分布，在导体的两端分别

出现等量的正负电荷，这种现象叫静电感应。

【板书】静电感应

【讨论】发生静电感应时

（1）导体中的自由电子将如何移动？

（2）出现的感应电荷会激发电场吗？

（3）满足什么条件，电荷的定向移动才会停下来？

（4）这时导体的电势和电场强度都有哪些特点？

【结论】发生静电感应的正负电荷形成一个附加电场 E ’ ，当E ’＝E 0时，附加电场与

外电场完全抵消，自由电子的定向移动完全停下，这时导体处于静电平衡状态。

【板书】静电平衡

【板书】处于静电平衡状态的导体的基本特点：

（1） 导体内部的场强处处为零；

（2） 导体内部没有净电荷（净电荷只能全部分布在导体的表面上）；

（3） 导体是一个等势体（表面是一个等势面）；

（4） 导体表面附近的电场线跟导体表面垂直，导体内部没有电场线；

四、例题与练习

【习题】一金属球A 放在距一带电量为－4.5×10－10C 的点电荷0.3m 处（如图）求金

甲 乙

丙

属球A 达到静电平衡用户，感应电荷在A 球球心处产生的场强的大小和方向。

(答案：45 N/m ，方向：由－q 指向球心。)

q

【习题1】如图所示将不带电的底座绝缘的导体

BC 置于带正电荷的金属球A 附近，当导体BC 达到静电平衡后，下列说法正确的是：

（A ） 用导线连接B 、C 两端，导线中有瞬时电

流通过；

（B ） 用手指摸一下导体B 端，可使导体带正电；

（C ） 导体C 端电势高于B 端电势；

（D ） B 端和C 端感应电荷在导体内部产生的场强沿着BC 方向逐渐减小。

六、复习提高

【讲述】利用静电感应的原理，可以感应起电

【【演示实验2】a.孤立导体靠近施感电荷

b ．用手指碰触一下导体（接地）;

c.移开手指；

d.移离施感电荷，用验电器可以检验导体已经带电。

图

【问题】为什么导体带电了？ 七、课外思考和练习

1、如果把一个电荷放在一个空腔导体的中间，问： （1） 导体的感应电荷如何分布？ （2） 这时导体的电势如何？

（3） 如果施感电荷没有放在导体的球心上，导体内

部的感应电荷分布对称吗？导体外部的感应电

荷分布对称吗？

（4） 如果再把导体接地，感应电荷分布如何？

【问题】由上面问题分析得出的结论是否与“导体内部没有电场”和“导体内部没有

净电荷”的结论相矛盾？

2、如图所示，A 为带正电的金属球，B 为不带电的金属球壳。试讨论下列几种情况下，A 球和B 球壳内外表面的带电情况：

（A ） A 球和B 球内壁不接触；

（B ） A 球和B 球内壁不接触，用手指接触球壳内壁一下；

（C ） A 球和B 球内壁接触；

（D ） A 球和B 球外壁接触。

2、如图所示，带电球壳A 的中间有一接地导体球B ，试画出球壳A 和导体球B 的表面电荷分布情况。这时B 球的电势是否大于零？

d.移离施感电荷,感应电荷重新分布

Q a.孤立导体靠近施感电荷

b ．用手指碰触一下导体（接地） Q

c.移开手指

3、如上图所示，带电球壳C 的中有一个不带电的导体球A ，在球外有一个不带电的导体球C ，当K 接通的瞬间，导线是否有电流通过？ABC 都达到静电平衡之后，电荷分布怎样？

4、如图所示，平行板电容器连接在220V/50Hz 的

交流电压上，电容器的极板中间有一个金属导体球

问：

（1）导体球中的自由电子作什么运动；

（2×）此时导体中的电场强度为零吗？

八、板书设计

电场中的导体

一、静电感应

把金属导体放进电场中，由于电场力的作用，两端会分别出现正负电荷，这种现象叫做静电感应

由于静电感应产生的电荷叫做感应电荷

感应起电

二、静电平衡

处于静电平衡状态的导体的基本特点：

（1）体内部的场强处处为零，电场线不能进入导体内部；

（2）体所带的净电荷只能全部分布在导体的表面上，导体内部没有净电荷；

（表面曲率越大的地方，净电荷面密度也越大，表面附近处的场强也越强。）（3）导体是一个等势体，表面是一个等势面；

（4）导体表面任一点的场强方向跟该点的表面垂直。

三、两个有用的推论：

如果取无穷远处的电势为零，则：

（1）处于正电荷激发的电场中的（原来）不带电的孤立导体

．．．．，电势大于零；处于负电荷激发的电场中的不带电的孤立导体，电势小于零。

（2）带正电荷的孤立导体，电势必为正值；

带负电荷的孤立导体，电势必为负值