高二物理魯科版選修電場(chǎng)中的導(dǎo)體

1、第第4節(jié)電場(chǎng)中的導(dǎo)體節(jié)電場(chǎng)中的導(dǎo)體第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)1.知道電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加遵循平行四邊形定則，并能用其進(jìn)行知道電場(chǎng)強(qiáng)度的疊加遵循平行四邊形定則，并能用其進(jìn)行場(chǎng)強(qiáng)疊加運(yùn)算場(chǎng)強(qiáng)疊加運(yùn)算2知道靜電感應(yīng)產(chǎn)生的原因及靜電平衡的概念知道靜電感應(yīng)產(chǎn)生的原因及靜電平衡的概念3知道靜電屏蔽現(xiàn)象及其在生活中的應(yīng)用知道靜電屏蔽現(xiàn)象及其在生活中的應(yīng)用第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)一、場(chǎng)的疊加原理一、場(chǎng)的疊加原理1 1內(nèi)容：內(nèi)容：如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，電場(chǎng)中任一點(diǎn)的電場(chǎng)如果有幾個(gè)點(diǎn)電荷同時(shí)存在，電場(chǎng)中任一點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于這幾個(gè)點(diǎn)電荷各自在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的強(qiáng)度等于

2、這幾個(gè)點(diǎn)電荷各自在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的_2 2方法：方法：場(chǎng)強(qiáng)的疊加遵循場(chǎng)強(qiáng)的疊加遵循_定則定則3 3普遍性：普遍性：不僅不僅_電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)可以疊加，其他電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)可以疊加，其他_的場(chǎng)強(qiáng)都可以進(jìn)行疊加的場(chǎng)強(qiáng)都可以進(jìn)行疊加矢量和矢量和平行四邊形平行四邊形點(diǎn)電荷點(diǎn)電荷任何電場(chǎng)任何電場(chǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)1場(chǎng)強(qiáng)疊加遵循平行四邊形定則，例如，圖中的場(chǎng)強(qiáng)疊加遵循平行四邊形定則，例如，圖中的P點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度度E為點(diǎn)電荷為點(diǎn)電荷Q1(帶正電帶正電)、Q2(帶負(fù)電帶負(fù)電)在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度在該點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E1、E2的矢量和的矢量和2比較大的帶電體的電場(chǎng)，可把帶電體分成若干小塊，每小比較大

3、的帶電體的電場(chǎng)，可把帶電體分成若干小塊，每小塊看成點(diǎn)電荷，用點(diǎn)電荷電場(chǎng)疊加的方法計(jì)算塊看成點(diǎn)電荷，用點(diǎn)電荷電場(chǎng)疊加的方法計(jì)算正確理解場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理正確理解場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng) 在真空中，電荷量均為在真空中，電荷量均為q的異種點(diǎn)電荷相距的異種點(diǎn)電荷相距r，則，則(1)兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如何？?jī)牲c(diǎn)電荷連線中點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)如何？(2)在兩點(diǎn)電荷垂直平分線上到兩點(diǎn)電荷距離均為在兩點(diǎn)電荷垂直平分線上到兩點(diǎn)電荷距離均為r的點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)又如何？又如何？思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式和場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理分析、根據(jù)點(diǎn)電荷的場(chǎng)強(qiáng)公式和場(chǎng)強(qiáng)的疊加原理分析、計(jì)算計(jì)算欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)

4、引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)B欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)二、靜電平衡與靜電屏蔽二、靜電平衡與靜電屏蔽1 1靜電平衡靜電平衡(1)(1)定義：導(dǎo)體中沒有電荷定義：導(dǎo)體中沒有電荷_的狀態(tài)的狀態(tài)(2)(2)原理：場(chǎng)的矢量疊加原理原理：場(chǎng)的矢量疊加原理(3)(3)特點(diǎn)：特點(diǎn)：導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)_導(dǎo)體表面任意一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該處的表面導(dǎo)體表面任意一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該處的表面_電荷只分布在導(dǎo)體的電荷只分布在導(dǎo)體的_移動(dòng)移動(dòng)處處為零處處為零垂直垂直外表面上外表面上欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)2 2靜電屏蔽靜電屏蔽(1)(1)定義：處于定義：處于_狀

5、態(tài)的中空導(dǎo)體殼，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處狀態(tài)的中空導(dǎo)體殼，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，導(dǎo)體外殼使它的內(nèi)部不受為零，導(dǎo)體外殼使它的內(nèi)部不受_影響的現(xiàn)象影響的現(xiàn)象(2)(2)應(yīng)用：電子儀器和電子設(shè)備外面都有金屬殼，通信電纜外應(yīng)用：電子儀器和電子設(shè)備外面都有金屬殼，通信電纜外面包有一層金屬絲網(wǎng)套，高壓線路的檢修人員要穿屏蔽服等面包有一層金屬絲網(wǎng)套，高壓線路的檢修人員要穿屏蔽服等, ,都是利用都是利用_消除外電場(chǎng)的影響消除外電場(chǎng)的影響(3)(3)靜電屏蔽，不但可以使金屬殼內(nèi)部不受外部電場(chǎng)的影響，靜電屏蔽，不但可以使金屬殼內(nèi)部不受外部電場(chǎng)的影響，還可以通過還可以通過_的方法隔離內(nèi)部帶電體對(duì)外界的的方法隔離內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影

6、響影響靜電平衡靜電平衡外部電場(chǎng)外部電場(chǎng)靜電屏蔽靜電屏蔽金屬殼接地金屬殼接地欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)1靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的三個(gè)特征靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的三個(gè)特征(1)內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零其本質(zhì)是指電場(chǎng)強(qiáng)度其本質(zhì)是指電場(chǎng)強(qiáng)度E0與導(dǎo)體的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與導(dǎo)體的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)E的的合場(chǎng)強(qiáng)為零，即感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)合場(chǎng)強(qiáng)為零，即感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E與外電與外電場(chǎng)在該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)在該點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E0大小相等，方向相反大小相等，方向相反(2)表面附近任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)的表面垂直表面附近任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)的表面垂直(3)靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，表面

7、是個(gè)等勢(shì)面靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，表面是個(gè)等勢(shì)面靜電平衡的理解靜電平衡的理解欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)2導(dǎo)體上的電荷分布規(guī)律導(dǎo)體上的電荷分布規(guī)律(1)導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面(2)電荷在導(dǎo)體表面的分布往往是不均勻的，越是尖銳的地電荷在導(dǎo)體表面的分布往往是不均勻的，越是尖銳的地方，電荷的密度越大，外部附近的場(chǎng)強(qiáng)也越強(qiáng)，凹陷部分幾方，電荷的密度越大，外部附近的場(chǎng)強(qiáng)也越強(qiáng)，凹陷部分幾乎沒有電荷乎沒有電荷欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)3靜電平衡的兩種方式靜電平衡的兩種方式屏蔽外電場(chǎng)屏蔽外電場(chǎng)屏蔽內(nèi)電場(chǎng)屏蔽內(nèi)

8、電場(chǎng)圖示圖示欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)屏蔽外電場(chǎng)屏蔽外電場(chǎng)屏蔽內(nèi)電場(chǎng)屏蔽內(nèi)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)過程過程最終最終結(jié)論結(jié)論本質(zhì)本質(zhì)因場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與因場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，在空腔內(nèi)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，對(duì)內(nèi)達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了屏蔽實(shí)現(xiàn)了屏蔽當(dāng)空腔外部接地時(shí)，外表當(dāng)空腔外部接地時(shí)，外表面的感應(yīng)電荷將因接地傳面的感應(yīng)電荷將因接地傳給地球，外部電場(chǎng)消失，給地球，外部電場(chǎng)消失，對(duì)外起到屏蔽作用對(duì)外起到屏蔽作用導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界影響導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界影響接地導(dǎo)體空腔外部不接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響受內(nèi)部電荷影響靜

9、電感應(yīng)與靜電平衡靜電感應(yīng)與靜電平衡欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng) (2014泉州高二檢測(cè)泉州高二檢測(cè))將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球?qū)覓煸诩?xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)內(nèi)(不和球壁接觸不和球壁接觸)，另有一懸掛，另有一懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向向C靠近，如圖所示，以下說法正靠近，如圖所示，以下說法正確的是確的是()AA往左偏離豎直方向，往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向往右偏離豎直方向BA的位置不變，的位置不變，B往右偏離豎直方向往右偏離豎直方向CA往左偏離豎直方向，往左偏離豎直方向，B的位置不變的位置不變DA和和B的

10、位置都不變的位置都不變B欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)解析解析帶正電的小球帶正電的小球A放在不帶電的空心球放在不帶電的空心球C內(nèi)，通過靜電感內(nèi)，通過靜電感應(yīng)，空心球外殼帶正電，內(nèi)壁帶負(fù)電，因此，金屬空心球應(yīng)，空心球外殼帶正電，內(nèi)壁帶負(fù)電，因此，金屬空心球C和帶負(fù)電小球和帶負(fù)電小球B帶異種電荷，所以帶異種電荷，所以B受球受球C的吸引往右偏離豎的吸引往右偏離豎直方向而由于空心球直方向而由于空心球C能屏蔽小球能屏蔽小球B所產(chǎn)生的外部電場(chǎng)，使所產(chǎn)生的外部電場(chǎng)，使小球小球A不受外電場(chǎng)的作用，故它的位置不變，故選項(xiàng)不受外電場(chǎng)的作用，故它的位置不變，故選項(xiàng)B正確正確欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜

11、電場(chǎng)名師點(diǎn)評(píng)名師點(diǎn)評(píng)(1)研究電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，必須把握住電荷的受力情況研究電荷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，必須把握住電荷的受力情況(2)空腔可以屏蔽外界電場(chǎng)，接地的空腔可以屏蔽內(nèi)部的電空腔可以屏蔽外界電場(chǎng)，接地的空腔可以屏蔽內(nèi)部的電場(chǎng)，對(duì)于電場(chǎng)中的導(dǎo)體一定要明確內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，導(dǎo)體場(chǎng)，對(duì)于電場(chǎng)中的導(dǎo)體一定要明確內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，導(dǎo)體表面處電場(chǎng)線與導(dǎo)體垂直的特點(diǎn)表面處電場(chǎng)線與導(dǎo)體垂直的特點(diǎn)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)2(2014吉林龍井高二檢測(cè)吉林龍井高二檢測(cè))如圖，用起電機(jī)使金屬鳥籠帶電如圖，用起電機(jī)使金屬鳥籠帶電,站在金屬架上的鳥安然無(wú)恙，且不帶電，其原因是站在金屬架上的鳥安然無(wú)恙，且不帶電，其

12、原因是()A鳥的腳爪與金屬架絕緣鳥的腳爪與金屬架絕緣B鳥籠內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)不夠大，不至于電死鳥籠內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)不夠大，不至于電死C因?yàn)轼B籠是空的，起電機(jī)無(wú)法使因?yàn)轼B籠是空的，起電機(jī)無(wú)法使鳥籠帶電鳥籠帶電D鳥籠內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，電荷分布在鳥籠內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，電荷分布在鳥籠的外表面鳥籠的外表面解析：由于靜電平衡，金屬鳥籠對(duì)內(nèi)部起到屏蔽作用，電荷解析：由于靜電平衡，金屬鳥籠對(duì)內(nèi)部起到屏蔽作用，電荷只分布在外表面，使鳥籠內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，故選項(xiàng)只分布在外表面，使鳥籠內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，故選項(xiàng)D正確正確D欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)感應(yīng)電荷場(chǎng)強(qiáng)的求解方法感應(yīng)電荷場(chǎng)強(qiáng)的求解方法1靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)存在兩個(gè)電場(chǎng)，外電場(chǎng)靜電平衡時(shí)，

13、導(dǎo)體內(nèi)存在兩個(gè)電場(chǎng)，外電場(chǎng)E0和感應(yīng)電荷和感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的附加電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的附加電場(chǎng)E，在導(dǎo)體內(nèi)部各位置，附加，在導(dǎo)體內(nèi)部各位置，附加電場(chǎng)電場(chǎng)E與外電場(chǎng)與外電場(chǎng)E0方向相反、大小相等，導(dǎo)體內(nèi)各位置的方向相反、大小相等，導(dǎo)體內(nèi)各位置的合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷所受合力為零合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷所受合力為零2求解靜電平衡狀態(tài)下感應(yīng)電荷的場(chǎng)強(qiáng)基本步驟是：先求解求解靜電平衡狀態(tài)下感應(yīng)電荷的場(chǎng)強(qiáng)基本步驟是：先求解外電場(chǎng)在該處場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向，再利用導(dǎo)體內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)處外電場(chǎng)在該處場(chǎng)強(qiáng)的大小和方向，再利用導(dǎo)體內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)處處為零和電場(chǎng)的疊加原理，求解感應(yīng)電荷在該處的場(chǎng)強(qiáng)此處為零和電場(chǎng)的疊加原理，求解感應(yīng)電

14、荷在該處的場(chǎng)強(qiáng)此場(chǎng)強(qiáng)與外電場(chǎng)大小相等，方向相反場(chǎng)強(qiáng)與外電場(chǎng)大小相等，方向相反欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)范例范例如圖，長(zhǎng)為如圖，長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為為q的點(diǎn)電荷置于導(dǎo)體棒的左側(cè)，并在導(dǎo)體棒的軸線上，的點(diǎn)電荷置于導(dǎo)體棒的左側(cè)，并在導(dǎo)體棒的軸線上，q距距導(dǎo)體棒的左端點(diǎn)為導(dǎo)體棒的左端點(diǎn)為R，C為導(dǎo)體棒的中點(diǎn)，在導(dǎo)體棒達(dá)到靜電為導(dǎo)體棒的中點(diǎn)，在導(dǎo)體棒達(dá)到靜電平衡后，導(dǎo)體棒上的感應(yīng)電荷在平衡后，導(dǎo)體棒上的感應(yīng)電荷在C點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為_，場(chǎng)強(qiáng)方向，場(chǎng)強(qiáng)方向_思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥解此題的關(guān)鍵是掌握靜電平衡的原理及靜電平解此題的關(guān)鍵是掌握靜電平衡的原理及靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體特點(diǎn)衡狀態(tài)下導(dǎo)體特點(diǎn)4kq/(2RL)2沿軸線向左沿軸線向左欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)引第第1章靜電場(chǎng)章靜電場(chǎng)欄目欄目導(dǎo)引導(dǎo)