电场中的导体

第28讲电场中的导体及电介质的极化

第28讲电场中的导体及电介质的极化例1．一个导体球A 通过与另一个导体球B 多次接触来充电。带电体A 的电荷为Q ，接触B 球后，能使B 球带电q ，假设A 球每次与B 球接触后立即被充电到原来的电量值Q ，求用这种方法能使B 球获得的最大电量是多少？例2．两个孤立的绝缘的球形导体，其半径分别为1r 和2r ，带电后其电势分别为1U 和2U ，现用细导线将两个带电球体连接起来，求在此过程中细导线上放出的能量？例3．平行板电容器，正对面积为S ，两板间距为d ，若两板分别带电1Q +、2Q +后，求两板的电势差U ？

例4．讨论充有介质的平行板电容器：（1）电容器内填充有相对介电常数为r ε的均匀电介质，两极板上自由电荷面密度分别为0σ和0σ-。求电介质与极板接触处的极化电荷面密度σ'的大小；（2）如图所示，电容器极板面积为S ，其间充满了两层均匀电介质1和2，它们的厚度分别为1d 和2d ，它们的相对介电常数分别为1ε和2ε，并设两极板间加上电压U ，场强方向从1层指向2层。求：电容器的电容以及两介质层界面上的束缚电荷面密度σ'? 例5．并联情形（1）一平行板电容器，两平行极板间的一半空间充满了相对介电常数为r ε的均匀的各向同性介质，如图所示。设极板面积为S ，极板间距离为d ，带电量为0Q （自由电荷），求极板间的电场强度? （2）一球形电容器，同心内球壳与外球壳的半径分别为1R 和2R ，两同心球形极板间的半空间充满相对介电常数为r ε的均匀各向同性电介质，如图所示。此电容器球形极板上的带电量为0Q （自由电荷），求极板间离球心距离为r 处的电场强度？

高考必备：高中物理电场知识点总结大全

高中物理电场知识点总结大全 1. 深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。（1）库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。即：其中k为静电力常量，k=9.0×10 9 N m2/c2 成立条件：①真空中（空气中也近似成立），②点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心间距代替r）。（2）电荷守恒定律：系统与外界无电荷交换时，系统的电荷代数和守恒。 2. 深刻理解电场的力的性质。电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。电场强度E是描述电场的力的性质的物理量。（1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。这是电场强度的定义式，适用于任何电场。其中的q为试探电荷（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。（2）点电荷周围的场强公式是：，其中Q是产生该电场的电荷，叫场源电荷。（3）匀强电场的场强公式是：，其中d是沿电场线方向上的距离。 3. 深刻理解电场的能的性质。（1）电势φ：是描述电场能的性质的物理量。 ①电势定义为φ=，是一个没有方向意义的物理量，电势有高低之分，按规定：正电荷在电场中某点具有的电势能越大，该点电势越高。 ②电势的值与零电势的选取有关，通常取离电场无穷远处电势为零；实际应用中常取大地电势为零。

大学物理授课教案第八章静电场中的导体和电介

第八章静电场中的导体和电介质 §8-1 静电场中的导体一、静电感应导体的静电平衡条件 1、静电感应 2、导体静电平衡条件（1）导体的静电平衡：当导体上没有电荷作定向运动时，称这种状态为导体的静电平衡。（2）静电平衡条件从场强角度看： ①导体内任一点，场强0=E ； ②导体表面上任一点E 与表面垂直。从电势角度也可以把上述结论说成： ①?导体内各点电势相等； ②?导体表面为等势面。用一句话说：静电平衡时导体为等势体。二、静电平衡时导体上的电荷分布 1、导体内无空腔时电荷分布

如图所示，导体电荷为Q ，在其内作一高斯面S ，高斯定理为： ∑?=?内 S S q s d E 0 1 ε 导体静电平衡时其内0=E ， ∴ 0=??s d E S ，即0=∑内 S q 。 S 面是任意的，∴导体内无净电荷存在。结论：静电平衡时，净电荷都分布在导体外表面上。 2、导体内有空腔时电荷分布（1）腔内无其它电荷情况如图所示，导体电量为Q ，在其内作一高斯面S ，高斯定理为： ∑?=?内 S S q s d E 0 1 ε 静电平衡时，导体内0=E ∴ 0=∑内 S q ，即S 内净电荷为0，空腔内无其它电荷，静电平衡时，导体内又无净电荷 ∴ 空腔内表面上的净电荷为0。但是，在空腔内表面上能否出现符号相反的电荷，等量的正负电荷？我们设想，假如有在这种可能，如图所示，在A 点附近出现+q ，B 点附近出现-q ，这样在腔内就分布始于正电荷上终于负电荷的电力线，由此可知，B A U U >,但静电平衡时，导体为等势体，即B A U U =，因此，假设不成立。结论：静电平衡时，腔内表面无净电荷分布，净电荷都分布在外表面上，（腔内电势与导体电势相同）。（2）空腔内有点电荷情况如图所示，导体电量为Q ，其内腔中有点电荷+q ，在导体内作一高斯面S ，高斯定理为 ∑?=?内 S S q s d E 0 1 ε 静电平衡时0=E ， ∴ 0=∑内 S q 。又因为此时导体内部无净电荷，而腔内有电荷+q ，

电场中的导体练习题(附答案)

三、电场中的导体练习题一、选择题 1．用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a（图1），然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球A和金箔b的带电情况是[ ] A．a带正电，b带负电 B．a带负电，b带正电 C．a、b均带正电 D．a、b均带负电 E．a、b均不带电 2．在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，下列实验方法中能使验电器箔片张开的是[ ] A．用取电棒（带绝缘柄的导体棒）先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B．用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A接触 C．用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触 D．使验电器A靠近B 3．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用E p表示球壳外任一点的场强，则[ ] A．当＋Q在球壳中央时，E p＝0 B．不论＋Q在球壳内何处，E p一定为零 C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E p＝0 D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E p一定为零 4．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷，其电场分布是图2中的哪一个[ ] 5．一带正电的绝缘金属球壳A，顶部开孔，有两只带正电的金属球B、C用金属导线连接，让B球置于球壳A的空腔中与内表面接触后又提起到图3位置，C球放A球壳外离A球较远，待静电平衡后，正确的说法是[ ]

A．B、C球都带电 B．B球不带电，C球带电 C．让C球接地后，B球带负电 D．C球接地后，A球壳空腔中场强为零 6．如图4所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下叙说法正确的是[ ] A．A、B两点场强相等，且都为零 B．A、B两点的场强不相等 D．当电键K闭合时，电子从大地沿导线向导体移动．二、填空题 7．如图5所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置．用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷______．若手的接触点改在A端，情况又如何______．

选修静电场教案全套教案

人教板—新课标物理选修3—1教案-----第一章、静电场第一节、电荷及其守恒定律（1课时）教学目标（一）知识与技能 1．知道两种电荷及其相互作用．知道电量的概念． 2．知道摩擦起电，知道摩擦起电不是创造了电荷，而是使物体中的正负电荷分开． 3．知道静电感应现象，知道静电感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开． 4．知道电荷守恒定律． 5．知道什么是元电荷．（二）过程与方法 1、通过对初中知识的复习使学生进一步认识自然界中的两种电荷 2、通过对原子核式结构的学习使学生明确摩擦起电和感应起电不是创造了电荷，而是使物体中的电荷分开．但对一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和不变。（三）情感态度与价值观通过对本节的学习培养学生从微观的角度认识物体带电的本质重点：电荷守恒定律难点：利用电荷守恒定律分析解决相关问题摩擦起电和感应起电的相关问题。教具：丝绸，玻璃棒，毛皮，硬橡胶棒，绝缘金属球，静电感应导体，通草球。教学过程：（一）引入新课：新的知识内容，新的学习起点．本章将学习静电学．将从物质的微观的角度认识物体带电的本质，电荷相互作用的基本规律，以及与静止电荷相联系的静电场的基本性质。【板书】第一章静电场复习初中知识：【演示】摩擦过的物体具有了吸引轻小物体的性质，这种现象叫摩擦起电，这样的物体就带了电．【演示】用丝绸摩擦过的玻璃棒之间相互排斥，用毛皮摩擦过的硬橡胶棒之间也相互排斥，而玻璃棒和硬橡胶棒之间却相互吸引，所以自然界存在两种电荷．同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．【板书】自然界中的两种电荷正电荷和负电荷：把用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷称为正电荷，用正数表示．把用毛皮摩擦过的硬橡胶棒所带的电荷称为负电荷，用负数表示．电荷及其相互作用：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引．（二）进行新课：第1节、电荷及其守恒定律【板书】 1、电荷（1）原子的核式结构及摩擦起电的微观解释构成物质的原子本身就是由带电微粒组成。原子：包括原子核（质子和中子）和核外电子。（2）摩擦起电的原因：不同物质的原子核束缚电子的能力不同．实质：电子的转移．

电场中的导体练习题

电场中的导体练习题第4节电场中的导体 1.导体处于静电平衡时，下列说法正确的是( ) A．导体内部没有电场 B．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面．导体内部没有电荷的运动 D．以上说法均不对答案：D 2．如图所示，某同学在桌上放两摞书，然后把一块洁净的玻璃板放在上面，使玻璃板离开桌面2～3，在宽约0.5的纸条上画出各种舞姿的人形，用剪刀把它们剪下，放在玻璃板下面，再用一块硬泡沫塑料在玻璃上回擦动，此时会看到小纸人翩翩起舞．下列哪种做法能使实验效果更好( ) A．将玻璃板换成钢板 B．向舞区哈一口气．将玻璃板和地面用导线连接 D．用一根火柴把舞区烤一烤答案：D 3．每到夏季，我省各地纷纷进入雨季，雷雨等强对流天气频繁发生．当我们遇到雷雨天气时，一定要注意避防雷电．下列说法正确的是( )

①不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器及水龙头 ②不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙，远离带电设备 ③固定电话和手提电话均可正常使用 ④在旷野，应远离树木和电线杆 A．①②③B．①②④ ．①③④ D．②③④ 答案：B 解析：表面具有突出尖端的导体，在尖端处的电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电．固定电话和手提电话的天线处有尖端，易引发尖端放电造成人体伤害，故不能使用．4．金属球壳原带有电荷，而验电器原不带电，如图所示，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连，验电器的金属箔( ) A．不会张开 B．一定会张开．先张开后闭合 D．可能会张开答案：B 5．(2009•长沙市一中高二检测)如图所示，棒AB 上均匀分布着正电荷，它的中点正上方有一P点，则P点的场强方向为( )

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

电场中的导体.doc

学科：物理教学内容：电场中的导体【基础知识精讲】 1.金属导体特征金属导体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. 2.静电感应现象把金属导体放进电场中，导体内部的自由电子受到电场力的作用，将向电场的反方向定向移动，结果会使导体两端分别出现正、负电荷.此现象叫静电感应.若将上述导体的两部分并拢放置，则再分开为两部分时，可使两部分分别带上等量的正、负电荷，即为感应起电. 3.静电平衡状态导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态.静电平衡是导体中的电荷在外电场的电场力作用下重新分布，从而产生感应电荷，感应电荷在导体中形成的电场抵消外电场的结果. 4.处于静电平衡状态的导体的特性 (1)导体的内部的合场强处处为零； (2)净电荷只分布在导体的外表面； (3)电场线与导体表面垂直相接. (4)整个导体是一个等势体，其表面是一个等势面. 说明：①净电荷是指导体内正、负电荷中和后所剩下的多余电荷. ②第(4)条要到后面的节次再学习. 5.静电屏蔽静电平衡时导体内部的场强为零.把电学仪器和电子设备的外面套上金属网或金属皮，仪器和设备就会因其所在处的场强为零而不受外电场的影响，这就是静电屏蔽. 【重点难点解析】重点静电平衡导体的场强和静电荷分布特点. 难点法拉第圆筒实验. 例1 如图，不带电的导体AB左侧有一带正电的小球+Q.现分别将导体的A端、正中部和B端分三次在初始状态相同的情况下，与地短暂接通又断开，之后导体AB的带电及其内( ) 部的场强情况是 A.正电 B.负电 C.不带电 D.AB上的感应电荷在其内部M点产生的场强不为零，且方向指向+Q

1-4电场中的导体

1-4电场中的导体【学习目标】 1.知道静电感应产生的原因；知道静电平衡状态，能应用场强叠加原理解释静电平衡状态。 2.知道当导体处于静电平衡状态时，导体具有的特征；知道静电屏蔽及其应用。【学习重、难点】静电平衡状态与静电屏蔽预习案（10分钟）【知识链接】 1.金属导体的微观结构：金属导体是由大量金属原子组成，金属原子可看成由两部分构成：一是原子核最外层价电子；二是剩余部分（原子核与内层电子）----通常称为原子实或称为正粒子。原子实（正粒子）是不能自由移动的，最外层价电子离原子核较远，原子核对其引力较小，即使在常温下也很容易挣脱原子核对它们的束缚，而在金属内自由移动----故称为自由电子。 2. 电场的叠加：若空间如果同时存在几个电场，这些电场会叠加在一起形成复合电场，复合电场中某点的电场强度等于这几个电场在同一位置场强的矢量和。【自学指导】阅读教材P22-23页，回答下列问题一、静电平衡 1.静电感应现象：处在外电场中的导体，导体内的会受到电场力的作用而沿电场力方向定向移动，从而会使导体两端出现电荷的现象。 2.静电平衡：（1）定义：导体中（包括表面上）没有电荷的状态。（2）特点： ①导体内部场强处处为 ②导体表面任意一点的场强方向与该处的导体表面 ③净电荷只分布在导体的。二、静电屏蔽 1.定义：处于状态的中空导体（金属壳、金属网罩），内部场强处处为零，这样，导体外壳使它内部不受影响的现象。 2.应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳；通信电缆外面包有一层金属丝网套；高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用来消除外电场的影响。【互动探究】一、处在外电场中的导体是如何达到静电平衡的？（静电感应的过程分析）二、处于静电平衡的导体有哪些特点：三、两种静电屏蔽 1.外屏蔽——一个不接地的空腔导体可以屏蔽外电场； 2、静电全屏蔽——一个接地的空腔导体（或金属网罩）可以同时屏蔽内、外电场。例1.如图所示，求导体内感应电荷在导体中心的O点产生的电场强度。

高中物理电场总结(最新_强烈推荐)

电场总结 1. 深刻理解库仑定律和电荷守恒定律。（1）库仑定律：真空中两个点电荷之间相互作用的电力，跟它们的电荷量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比，作用力的方向在它们的连线上。即：其中k为静电力常量，k=9.0×10 9 N m2/c2 成立条件：①真空中（空气中也近似成立），②点电荷。即带电体的形状和大小对相互作用力的影响可以忽略不计。（这一点与万有引力很相似，但又有不同：对质量均匀分布的球，无论两球相距多近，r都等于球心距；而对带电导体球，距离近了以后，电荷会重新分布，不能再用球心间距代替r）。（2）电荷守恒定律：系统与外界无电荷交换时，系统的电荷代数和守恒。 2. 深刻理解电场的力的性质。电场的最基本的性质是对放入其中的电荷有力的作用。电场强度E是描述电场的力的性质的物理量。（1）定义：放入电场中某点的电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值，叫做该点的电场强度，简称场强。这是电场强度的定义式，适用于任何电场。其中的q为试探电荷（以前称为检验电荷），是电荷量很小的点电荷（可正可负）。电场强度是矢量，规定其方向与正电荷在该点受的电场力方向相同。（2）点电荷周围的场强公式是：，其中Q是产生该电场的电荷，叫场源电荷。（3）匀强电场的场强公式是：，其中d是沿电场线方向上的距离。 3. 深刻理解电场的能的性质。（1）电势φ：是描述电场能的性质的物理量。 ①电势定义为φ=，是一个没有方向意义的物理量，电势有高低之分，按规定：正电荷在电场中某点具有的电势能越大，该点电势越高。 ②电势的值与零电势的选取有关，通常取离电场无穷远处电势为零；实际应用中常取大地电势为零。 ③当存在几个“场源”时，某处合电场的电势为各“场源”在此处电场的电势的代数和。

【高中物理】静电场教案讲义

静电场一、基础知识 1.电场力的性质（1）元电荷e=1.6×10-19C。（2）静电现象：电荷在物体之间或内部的转移。（3）静电平衡：导体中没有电荷定向移动的状态（4）处于静电平衡的导体：a.内部场强E=0，表面场强方向与该表面垂直；b.表面和内部各点电势相等，整个导体是一个等势体，导体表面是一个等势面；c.导体内部没有电荷，电荷只分布在导体外表面；d.导体外表面越尖锐的位置，电荷密度越大，凹陷处几乎没有电荷。（5）静电屏蔽：由于静电感应，1.导体外表面感应电荷的电场与外点场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零，从而外部电场影响不到导体内部；2.接导体壳内表面感应电荷与壳内电场在导体壳外表面以外空间叠加结果为零，从而使接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响。（6）库伦定律：真空中两个静止点电荷之间的作用力，与它们的电荷量的乘积成正比，跟它们之间距离的二次方成反比，作用力的方向在两点电荷的连线上。F=k Q1Q2 r2 ,k=9×109Nm2/C2。条件：点电荷、真空。（7）电场：电荷周围存在的一种物质，电场对放入其中的电荷有力的作用。静止电荷产生的电场称为静电场。（8）电场强度：放入电场中某点的电荷受的电场力F与它的电荷量q的比值。E=F q ，单位N/C或 V/m。这是电场强度的定义式，而非决定式，场强大小决定于电场本身，与F、q无关。方向为正电荷在电场中所受的电场力的方向。（9）点电荷场强计算式：E=k Q r2 （10）电场线：画在电场中的有方向曲线，曲线上每点的切线方向就是该点的场强方向，电场线是假想的线。电场线从正电荷或无限远出发，终止于负电荷或无限远。电场线在电场中不相交不相切。同一电场中，电场线越密集的地方场强越大。

高一物理教案静电平衡

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】（一復习提问 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？（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上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线【、静电屏蔽 1、空腔导体的特点：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 B

静电场中的导体和电介质

第十章静电场中的导体和电介质§10-1 静电场中的导体一、导体的静电平衡 1、金属导体的电结构及静电感应（1）金属导体：由带正电的晶格和带负电的自由电子组成. 带电导体：总电量不为零的导体；中性导体：总电量为零的导体；孤立导体：与其他物体距离足够远的导体. “足够远”指其他物体的电荷在该导体上激发的场强小到可以忽略. （2）静电感应过程：导体内电荷分布与电场的空间分布相互影响的过程. （3）静电平衡状态：导体中自由电荷没有定向移动的状态. 2、导体静电平衡条件（1）从场强角度看： ①导体内任一点，场强； ②导体表面上任一点与表面垂直. 证明：由于电场线与等势面垂直，所以导体表面附近的电场强度必定与该处表面垂直. 说明：①静电平衡与导体的形状和类别无关.

②“表面”包括内、外表面；（2）从电势角度也可以把上述结论说成：静电平衡时导体为等势体. ①导体内各点电势相等； ②导体表面为等势面. 证明：在导体上任取两点A，B，.由于=0，所以. （插话：空间电场线的画法. 由于静电平衡的导体是等势体，表面是等势面.因此，导体正端发出的电场线绝对不会回到导体的负端.应为正电荷发出的电场线终于无穷远，负电荷发出的电场线始于无穷远.）二、静电平衡时导体上的电荷分布 1、导体内无空腔时电荷分布如图所示，导体电荷为Q，在其内作一高斯面S，高斯定理为：导体静电平衡时其内，，即. S面是任意的，导体内无净电荷存在. 结论：静电平衡时，净电荷都分布在导体外表面上. 2、导体内有空腔时电荷分布（1）腔内无其它电荷情况如图所示，导体电量为Q，在其内作一高斯面S，高斯定理为：

导体中的电场和电流教学设计

导体中的电场和电流教学设计初阳学院综合理科092班顾静琰一、教材分析本节内容选自人教版高中物理选修3-1第二章第一节。这节课的主要内容是认识电流及其在电路中的作用，了解恒定电场的建立以及知道恒定电流的概念和计算表达式。本节内容是建立在了解静电场的基础上展开。同时它是恒定电流一章的第一节，为电动势、串并联电路等内容的学习打下基础。因此，在结构上起到了承上启下的作用。二、学情分析教学对象是普通高中二年级的学生，已经学习了静电场的相关知识，知道电场强度、电势差等概念。且这一时期学生的抽象思维和逻辑思维已经较好建立。而且由于电路与生活息息相关，学生在比较容易接受和理解本节内容。三、教学目标（一）知识与技能 1．明确电源在直流电路中的作用，理解导线中的恒定电场的建立。 2．知道恒定电流的概念和描述电流强弱程度的物理量---电流。 3．从微观意义上理解电流的强弱与自由电子平均速率的关系。（二）过程与方法通过类比和分析的方法，加深对电源的的概念、导线中的电场和恒定电流等方面的理解。（三）情感态度与价值观通过对电源、电流的学习培养将物理知识应用于生活的生产实践的意识，勇于探究与日常生活有关的物理学问题。四、教学重难点重点：理解电源的形成过程及电流的产生。难点：电源作用的道理，区分电子定向移动的速率和在导线中建立电场的速率这两个不同的概念。五、教法学法类比法六、教学教具多媒体、板书、手电筒七、教学过程（一）创设情境，引入新课

多媒体展示闪电的照片。演示实验：打开手电筒，使小灯泡持续发光。提出问题：雷鸣电闪时，强大的电流使天空发出耀眼的闪光，而手电筒的小灯泡却能持续发光。这是为什么？学生讨论交流。（二）新课教学 1.电源带领学生阅读教材P41。师：从图中我们看到分别带正、负电荷的A、B两个导体球，它们的周围存在电场。如果用一条导线R将它们连接起来，那么A、B周围的电场、A、B之间的电势差会发生什么变化？最后，A、B两个导体球会达到什么状态？R中出现了怎样的电流？学生思考并且回答问题。师：那么怎样才能使电路中有持续的电流？多媒体展示抽水机工作简易装置。水池A、B的水面有一定的高度差，若在A、B之间用一细管连起来，则水在重力的作用下定向运动，从水池A运动到水池B。 A、B之间的高度差很快消失，在这种情况下，水管中只可能有一个瞬时水流。师：怎拦才能使水管中有源源不断的水流呢? 生：利用抽气机使水不断抽到高处，保持A、B之间的高度差，从而使水管中有源源不断的水流。多媒体展示刚才的导体球A、B装置。师：很好，那么通过类比法，怎样才能使电路中有持续的电流呢? 生：在A、B两个导体中间增加一个和抽水机类似的装置，使两端的电荷保持和原来一样。师：对，能把电子从A搬到B的装置P就是电源。从能量的角度看，电源是一种能够不断地把其他形式的能量转变为电能的装置。 2.恒定电场结合课本图2.1-3分析导线中的电场的分布情况。将电源正负极产生的电场对导线中某电子的作用力分解为平行和垂直导线的分力。垂直的分力使电子在导线一侧堆积，造成导线两侧出现电势差，此电场与电源正负极产生的电场相互叠加，会发现总电场线的方向更接近于和导线平行。如果不平行，那么电子将继续运动直至达到平衡。所以A、B周围空间的电场是由电源、导线等电路元件所积累的电荷共同形成的。尽管这些电荷也在运动，但有的流走了，另外的又来补充，所以电荷的分布是稳定的，不随时间变化，电场的分布也不会随时间变化。这种由稳定分布的电荷所产生的稳定电场称为恒定电

高中物理竞赛教程1.3《电场中的导体与电介质》

§1. 3、电场中的导体与电介质一般的物体分为导体与电介质两类。导体中含有大量自由电子；而电介质中各个分子的正负电荷结合得比较紧密。处于束缚状态，几乎没有自由电荷，而只有束缚电子当它们处于电场中时，导体与电介质中的电子均会逆着原静电场方向偏移，由此产生的附加电场起着反抗原电场的作用，但由于它们内部电子的束缚程度不同。使它们处于电场中表现现不同的现象。 1．3．1、静电感应、静电平衡和静电屏蔽 ①静电感应与静电平衡把金属放入电场中时，自由电子除了无规则的热运动外，还要沿场强反方向做定向移动，结果会使导体两个端面上分别出现正、负净电荷。这种现象叫做“静电感应”。所产生的电荷叫“感应电荷”。由于感应电荷的聚集，在导体内部将建立起一个与外电场方向相反的内电场（称附加电场），随着自由电荷的定向移动，感应电荷的不断增加，附加电场也不断增强，最终使导体内部的合场强为零，自由电荷的移动停止，导体这时所处的状态称为静电平衡状态。处于静电平衡状态下的导体具有下列四个特点：（a）导体内部场强为零；（b）净电荷仅分布在导体表面上（孤立导体的净电荷仅分布在导体的外表面上）；（c）导体为等势体，导体表面为等势面；（d）电场线与导体表面处处垂直，表面处合场强不为 0。图1-3-1 ②静电屏蔽

静电平衡时内部场强为零这一现象，在技术上用来实现静电屏蔽。金属外壳或金属网罩可以使其内部不受外电场的影响。如图1-3-1所示，由于感应电荷的存在，金属壳外的电场线依然存在，此时，金属壳的电势高于零，但如图把外壳接地，金属壳外的感应电荷流入大地（实际上自由电子沿相反方向移动），壳外电场线消失。可见，接地的金属壳既能屏蔽外场，也能屏蔽内场。在无线电技术中，为了防止不同电子器件互相干扰，它们都装有金属外壳，在使用时，这些外壳都必须接地，如精密的电磁测量仪器都装有金属外壳，示波管的外部也套有一个金属罩就是为了实现静电屏蔽，高压带电作用时工作人员穿的等电势服也是根据静电屏蔽的原理制成。 1．3．2、电介质及其极化 ①电介质电介质分为两类：一类是外电场不存在时，分子的正负电荷中心是重合的，这种电介质称为非极性分子电介质，如、等及所有的单质气体；另一类是外电场不存在时，分子的正负电荷中心也不相重合，这种电介质称为极性分子电介质，如、等。对于有极分子，由于分子的无规则热运动，不加外电场时，分子的取向是混乱的（如图1-3-2），因此，不加外电场时，无论是极性分子电介质，还是非极性分子电介质，宏观上都不显电性。 ②电介质的极化当把介质放入电场后，非极性分子正负电荷的中心被拉开，分子成为一个偶极子；极性分子在外电场作用下发生转动，趋向于有序排列。因此，无论是极性分子图 1-3-2 图1-3-3

静电场教案讲义

静电场一、静电现象与产生 1.静电产生（1）使物体带电的三种方式微观解释 ①摩擦起电：通过两种不同的物体相互摩擦是物体带电得失电子 ②接触带电：通过与带电导体接触时物体带电方式电荷转移 ③感应起电：通过静电感应使物体带电的方式电荷间相互作用（2）带电体的电性 ①丝绸摩擦过的玻璃棒带正电 ②毛皮摩擦过的橡胶棒带负电（3）三种起电方式比较 2.电荷守恒定律 ①内容：电荷既不能创造也不能消失，只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分，在转移过程中电荷总量保持不变。 ②理解： a.电荷守恒定律是自然界最基本的定律之一 b.两物体之间或物体各部分之间转移的是电子 c.起电过程的实质是物体中正、负电荷的分离和转移的过程，电荷发生转移或分离后由于剩余的正负电荷的代数和不为零，从而对外显电性，那种电荷量多，显哪种电性 d.电荷中和，实质是等量的正电荷和负电荷代数和为零从而不显电性，而不是电荷消失

3.几个小球电量分配问题 ①两个完全相同的带电金属球接触后再分开，电荷量Q A ’’=Q B ’= 2Q Q B A ，代入电荷量数值时将电性符号一起带入进行代数运算 ②三个完全相同的带电金属球接触后在分开，先用公式计算两个，结果再和第三个小球用公式计算二、静电力、库仑定律 1.静电力与点电荷模型（1）静电力：静止的带电体之间的相互作用（2）点电荷：把本身的大小比相互之间的距离小得多的带电体称为点电荷 ①理解 a.点电荷是物理模型，只有电荷量，没有大小和形状的理想化模型，类比质点 b.把带电体看成点电荷的条件：带电体间的距离比它们自身大小大得多； c.点电荷只具有相对意义，一个物体能否看成是点电荷要看其具体问题，不能凭带电体自身的大小和形状 2.库仑定律（1）内容：真空中两个点电荷之间的相互作用力F 的大小，跟它们的电荷量Q 的乘积成正比，跟他们的距离r 的平方成反比，作用力的方向沿着它们的连线。（2）表达式：F=2 2 1r q q k （3）使用条件①真空中②点电荷（4）解释：K 为静电力常量 k=×109N·m 2/C 2 由于只计算静电力大小所以q 取正值方向根据同性相吸异性相斥的原理判断（5）静电力的叠加原理：对于两个以上的点电荷，其中每一个点电荷受到的库仑力的大小，都等于其他点电荷分别单独存在时对该点电荷作用力的矢量和

静电屏蔽——教案

教学建议重点难点分析一、基本知识点 1、静电感应现象。 1、静电平衡现象：导体中（包括表面）没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡。 2、静电平衡状态的特点：（1）处于静电平衡的导体，内部的场强处处为零；（2）处于静电平衡的导体，电荷只分布在导体的外表面上。 3、静电屏蔽现象：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，这样，导体壳就可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外部电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。二、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，这是本节的重点。 2．运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因，这是本节的难点，同时也是本章的难点。教学建议 1、在教学中要明确：我们研究静电平衡状态、导体静电平衡时的特点，是通过理论分析得到的．这就要求在讲解时，首先以电场的基本性质为基础，调动学生的积极性，师生共同活动，使得学生清楚的知道推理过程，以及结论和结论的由来，达到发展学生思维想象能力的目的． 2、在教材中，讲解了一些验证性实验，使分析和推理得出的结论能够通过实验得到验证，巩固学生对理论的理解．教师在实验前可以让学生思考实验的理论基础，另外可以借助媒体再现使学生对实验过程、现象更好的掌握． 3、关于演示实验的建议：实验前做好实验的准备，如：应用法拉第圆筒演示静电平衡导体，其内部应确定无净余电荷．在为学生讲解时注意强调实验的目的，不要让学生死记硬背实验的结论，可以通过习题加深对结论的理解．教学设计示例一、教学用具金属网罩（一个），验电器（两个），法拉第圆筒，验电球，起电机．枕形导体（可以分开）、带有绝缘支架的金属球一个，放映机，投影仪，幻灯片．二、教学过程主要教学过程（一）复习提问，引入新课 1、问题1：导体的重要特征是什么，为什么它可以导电？（对于这个问题，教师可以让学生进行思考）

2019-2020学年高中物理第1章静电场第4节电场中的导体课堂互动教案鲁科版选修3-1.doc

2019-2020学年高中物理第1章静电场第4节电场中的导体课堂互动教案鲁科版选修3-1 三点剖析一、场强叠加原理 1.同一直线上的场强叠加时，方向相同的两个电场的合场强等于两场强之和，方向与分场强方向一致；方向相反的两个电场的合场强等于两场强之差，方向与场强大的那个分场强的方向一致. 2.不在同一直线上的场强叠加时，其合场强的计算遵守平行四边形定则. 【例1】如图1-4-1所示，A 、B 、C 三点为一直角三角形的顶点，∠B ＝现在A 、B 两点放置两个点电荷q a 、q b ，测得C 点场强方向与AB 平行，问q a 带什么电?q a ∶q b 是多少? 图1-4-1 图1-4-2 解析：由A 、B 在C 点产生的场强E c ，可作出矢量图（如图1-4-2所示），可知A 一定带负电，且E a ∶E b = 21，又E a =k 2AC q A ，E b =k 2BC q B ，所以2AC q A :2BC q B =21，即q a ∶q b =22:BC AC =1∶8. 答案：负电 1∶8 二、静电平衡和静电屏蔽 1.导体在静电平衡状态下的重要特性（1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零. （2）处于静电平衡状态的导体，电荷只分布在导体的外表面上. 2.静电屏蔽的应用静电屏蔽不但可以使金属壳内部不受外部电场的影响，还可以通过用金属壳接地的方法隔离内部带电体对外界的影响. 【例2】如图1-4-3所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球缓慢地靠近，但不相碰，则下列结论中正确的是( )

图1-4-3 A.B 端的感应电荷越来越多 B.导体内的场强越来越大 C.感应电荷在M 点产生的场强大于在N 点产生的场强 D.感应电荷在M 点和N 点产生的场强相等解析：绝缘导体向带电体移动的过程中，导体中的自由电荷（电子）受到外电场的作用力变大，使电荷不断地做定向移动，由于导体移动缓慢，所以移动导体的过程可将导体视为总是处于静电平衡状态，在导体内部的场强（感应电荷的场强和外电场场强的叠加）应等于零，要使合场强等于零，感应电荷在M 、N 两点的场强跟电荷Q 在M 、N 两点的场强要满足大小相等、方向相反，再由E =k 2r Q 可得感应电荷在M 点产生的场强大于在N 点产生的场强.正确选项为A 、C. 答案：AC 各个击破类题演练1 在x 轴上有两个点电荷，一个带正电Q 1，另一个带负电Q 2,且Q 1＝2Q 2，用E 1和E 2分别表示两个电荷产生的场强的大小，则在x 轴上( ) A.E 1＝E 2之点只有一处，该处合场强为零 B.E 1＝E 2之点共有两处，一处合场强为零，另一处合场强为2E 2 C.E 1＝E 2之点共有三处，其中两处合场强为零，另一处合场强为2E 2 D.E 1＝E 2之点共有三处，其中一处合场强为零，另两处合场强为2E 2 温馨提示处于静电平衡的导体，其内部场强处处为零，即外电场与感应电荷的电场大小相等、方向相反. 解析：由点电荷场强公式E =k 2 r Q 可知，场强相等的点距Q 1比距Q 2远，因此在x 轴上E 1＝E 2的点一处在Q 1、Q 2之间，合场强为2E 2;另一个在Q 2外侧、合场强为零，不可能在Q 1外侧，故B 正确. 答案：B 类题演练2 一金属球，原来不带电，现沿球的直径延长线放置一均匀带电细杆MN ，如图1-4-4所示.金属球上感应电荷在球内直径上a 、b 、c 三点的场强大小分别为E a 、E b 、E c ，三者相比有 ( ) 图1-4-4 A.E a 最大 B.E b 最大 C.E c 最大 D.E a ＝E b ＝E c 解析：金属球上感应电荷的场强和外电场场强的合场强等于零.带电细杆MN 在c 点的场强最大，所以感应电荷在c 点产生的场强最大. 答案：C

电场中的导体

电场中的导体一、静电感应导体内部自由电子，在电场力作用下，定向移动，在导体两端分别出现正负电荷的现象，叫静电感应画图分析：感应电荷要产生一个附加场E/，在导体内，这个附加场E/跟外电场E0方向相反，叠加的结果消弱了导体内部的电场。但E/＜E0，即E合≠0。自由电荷就在电场力作用下继续移动，两端的电荷就要继续增加，使E/继续增大，直到合场强E等于零为止。这时自由电荷的定向移动就停止了。我们就说导体处于静电平衡状态。所以：

二、静电平衡

导体中（包括表面）没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡。三、静电平衡的特性 1．导体内部的场强处处为零。因为E内=0，所以在导体上的任意两点间移动电荷时，电场力不做功。所以：2．导体是一个等势体，表面是一个等势面。既然表面是一个等势面，所以： 3．导体表面任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。电场线的画法：说明：导体外部的电场，是原电场与感应电荷在导体外面产生的电场叠加场。

以上说明的是导体原来不带电，当放入电场中时，出现的现象，表现出的特性。若单个导体带电时可以认为导体处于所带电荷形成的电场中，也能发生感应，达到静电平衡状态，①E内=0 ，②导体为一等势体，表面为一等势面，既然E内=0，所以导体内就没有未被抵消的净电荷。因为内部有净电荷，它附近的电场就不为零。所以： 4．净电荷只能分布在外表面上。实验验证：法拉第圆筒实验验证。解释为：同种电荷相互排斥，都排斥到外表面上去了。例1：长为L的导体棒原来不带电，现将一带电量为+q的点电荷放在距左端R处，当导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强大小等于多少？方向如何？例2：如果在棒的另一侧R/处再放一点电荷呢？例3：如图在真空中把一绝缘导体向带电（负电）的小球P缓慢地靠近（不相碰）下列说法中正确的是：

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