《物理：1.4 电场中的导体课件（鲁科版选修3-1）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理：1.4 电场中的导体课件（鲁科版选修3-1）（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第4节电场中的导体节电场中的导体课标定位定位学学习目目标：1.知道知道场强强的叠加原理，并会根据叠的叠加原理，并会根据叠加原理加原理进行行简单运算运算2知道静知道静电感感应产生的原理，知道静生的原理，知道静电平衡状平衡状态及其特点及其特点3知道静知道静电屏蔽及其屏蔽及其应用用重点重点难点：点：1.静静电平衡状平衡状态与静与静电屏蔽屏蔽现象的理象的理解解2静静电平衡状平衡状态的推理的推理过程程 核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练第第4节节电电场场中中的的导导体体课前自主学案课前自主学案课前自主学案课前自主学案一、一、场强强叠加原理叠加原理如果有几个点如果有
2、几个点电荷同荷同时存在，根据存在，根据场强强的定的定义和和库仑力的可叠加性，可知力的可叠加性，可知电场中任一点的中任一点的电场强强度等于度等于这几个点几个点电荷各自在荷各自在该点点产生的生的电场强强度度的的_，这个个结论叫叫_二、静二、静电平衡与静平衡与静电屏蔽屏蔽矢量和矢量和场强强叠加原理叠加原理1静静电平衡：物理学中将平衡：物理学中将导体中没有体中没有_的状的状态叫做静叫做静电平衡，平衡，处于于该状状态的的导体体内部内部电场强强度度处处为_2处于静于静电平衡状平衡状态的的导体，体，电荷只分布在荷只分布在导体的体的_ 3静静电屏蔽：屏蔽：导体如果是中空的，当它达到体如果是中空的，当它达到_时
3、，由于内部没有，由于内部没有_，相当于其，相当于其外壳外壳对内部起到了一种内部起到了一种“保保护”作用，使它的作用，使它的内部不受内部不受_的影响，的影响，这种种现象称象称为静静电屏蔽屏蔽电荷移荷移动零零外表面上外表面上静静电平衡平衡电场外部外部电场4静静电屏蔽不但可以使金属壳内部不受屏蔽不但可以使金属壳内部不受_的影响，的影响，还可以通可以通过_的方法的方法隔离内部隔离内部带电体体对_的影响的影响5静静电屏蔽的屏蔽的应用：静用：静电屏蔽在屏蔽在实际生活中生活中有重要的有重要的应用，有的用，有的电学学仪器和器和电子子设备外面外面套有金属罩，有的通信套有金属罩，有的通信电缆的外面包一的外面包一层
4、铅皮皮,都是用来防止外界都是用来防止外界电场的干的干扰起屏蔽作用的起屏蔽作用的.外部外部电场金属壳接地金属壳接地外界外界思考感悟思考感悟飞机在云机在云层与云与云层之之间起起飞、着、着陆时都有可能都有可能遭遇雷遭遇雷击但是当但是当飞机遭遇雷机遭遇雷击时，电流可能流可能从雷从雷电云达到云达到飞机机头部，部，纵向流向流过机身外壳，机身外壳，最后从机尾凌空打到地上或从其中一机翼打最后从机尾凌空打到地上或从其中一机翼打过另一机翼，横向流另一机翼，横向流过机身但不管怎机身但不管怎样，闪电都只会沿着都只会沿着飞机外壳流机外壳流过，而不会，而不会进入机内入机内对乘客造成乘客造成伤害，你知道害，你知道这是是为什
5、么什么吗？提示：提示：飞机外壳是金属材料的，它会在雷机外壳是金属材料的，它会在雷击时形成屏蔽，保形成屏蔽，保护飞机内的乘客机内的乘客核心要点突破核心要点突破一、一、场强强叠加原理的理解叠加原理的理解1如果有几个点如果有几个点电荷同荷同时存在，存在，电场中某点的中某点的电场强强度度为各个各个电荷荷单独存在独存在时在在该点点产生的生的场强强的矢量和例如，的矢量和例如，图141中的中的P点的点的电场强强度度E为电荷荷Q1、Q2在在该点点的的电场强强度度E1、E2的矢量和的矢量和图141图142图143特特别提醒：提醒：电场强强度是矢量，度是矢量，场强强的叠加本的叠加本质是矢量叠加，所以是矢量叠加，所
6、以应该用平行四用平行四边形定形定则这也是也是电场与普通物与普通物质的区的区别即即时应用用(即即时突破，小突破，小试牛刀牛刀)1.在等量同种点在等量同种点电荷的中垂荷的中垂线上有上有A、B两点，两点，如如图144所示，下列所示，下列结论正确的是正确的是()图144AEAEB，方向相同，方向相同BEA不可能等于不可能等于EB，且方向相反，且方向相反CEA和和EB大小不可能相等，但方向相同大小不可能相等，但方向相同DEA和和EB有可能大小相等，方向相同有可能大小相等，方向相同解析：解析：选D.等量同种等量同种电荷荷产生的生的场强强既沿中垂既沿中垂线对称，也沿两称，也沿两电荷的荷的连线对称，且在中垂称
7、，且在中垂线上由无上由无穷远到到连线的中点的中点场强强先增大后减小，先增大后减小，故故EA，EB大小不确定，但方向一定相同，大小不确定，但方向一定相同，D正正确确二、静二、静电平衡的原因及特点平衡的原因及特点1静静电平衡的原因平衡的原因由于静由于静电感感应，在，在导体两体两侧出出现等量异种等量异种电荷荷,在在导体内部形成与体内部形成与场强强E0反向的反向的场强强E，在，在导体内任一点的体内任一点的场强强可表示可表示为E内内E0E.如如图145甲所示甲所示因附加因附加电场E与外与外电场E0方向相反，叠加的方向相反，叠加的结果削弱了果削弱了导体内部的体内部的电场，随着，随着导体两体两侧感感应电荷荷
8、继续增加，附加增加，附加电场E增增强强，合，合场强强E内内将逐将逐渐减小，如减小，如图乙所示当乙所示当E内内0时，自，自由由电子的定向运子的定向运动也停止了，如也停止了，如图丙所示即丙所示即达到静达到静电平衡平衡时导体内部体内部场强强E内内0.图1452静静电平衡平衡导体的体的电荷分布特点荷分布特点(1)内内外外表表面面分分布布不不同同，电荷荷都都分分布布在在外外表表面面，导体内部没有体内部没有电荷荷(2)受受导体的形状影响，不光滑体的形状影响，不光滑处电荷密度大荷密度大.(3)“远近端近端”电荷的荷的电性相反，性相反，电量相等量相等如如图146所示，所示，处于静于静电平衡状平衡状态的的导体，
9、离体，离场源源电荷荷较近和近和较远的两端将感的两端将感应出等出等量的异种量的异种电荷，即荷，即“远同近异同近异”图146如如图147所示，当把两个或多个原来彼所示，当把两个或多个原来彼此此绝缘的的导体接触或用体接触或用导线连接接时，就可把它，就可把它们看做是一个大看做是一个大导体，有些体，有些问题中所提到的中所提到的“用手触摸某用手触摸某导体体”其其实就是就是导体通体通过人体与大人体与大地构成一个大地构成一个大导体体图1473静静电平衡的特点平衡的特点(1)导体内部体内部场强强处处为零零(2)导体表面任一点的体表面任一点的场强强方向跟方向跟该点的表面垂点的表面垂直直(3)净电荷只分布在荷只分布
10、在导体的外表面上体的外表面上特特别提醒：提醒：一定要理解内部一定要理解内部场强强为零的原因是零的原因是场的叠加的的叠加的结果，分清三种果，分清三种场强强即即时应用用(即即时突破，小突破，小试牛刀牛刀)2一金属球，原来不一金属球，原来不带电，现沿球的直径的沿球的直径的延延长线放置一均匀放置一均匀带电的的细杆杆MN，如，如图148所示，金属球上感所示，金属球上感应电荷荷产生的生的电场在球在球内直径上内直径上a、b、c三点的三点的场强强大小分大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，三者相比()图148AEa最大最大BEb最大最大CEc最大最大 DEaEbEc解析：解析：选C.感感应电荷在荷在导体内部体
11、内部产生的生的场强强与与场源源电荷在球内荷在球内产生的生的场强强的矢量和的矢量和为零离零离场源源电荷越近的点荷越近的点场强强越大，所以感越大，所以感应电荷在荷在该点的点的场强强也越大，也越大，选项C正确正确三、静三、静电屏蔽的两种情况屏蔽的两种情况1导体内部不受外部体内部不受外部电场的影响的影响(1)现象：使象：使带正正电的金属球靠近的金属球靠近验电器，器，验电器的箔片器的箔片张开，开，这表示表示验电器受到附近器受到附近带电体的影响，如体的影响，如图149甲所示；用一个金属甲所示；用一个金属网罩把网罩把验电器罩住，再器罩住，再让带电金属球靠近，金属球靠近，验电器的箔片不器的箔片不张开，开，这表
12、示金属网罩内的表示金属网罩内的验电器不受附近器不受附近带电体的影响，如体的影响，如图乙所示乙所示.图149(2)本本质：是静：是静电感感应导体外表面的感体外表面的感应电荷在荷在导体内部体内部产生的生的电场与外与外电场相互叠加，相互叠加，使使导体内部体内部场强强处处为零零2接地的封接地的封闭导体壳内部体壳内部电场对壳外空壳外空间没没有影响有影响(1)现象：金属网罩不象：金属网罩不带电，罩内小球，罩内小球带正正电，将将验电器靠近金属壳，器靠近金属壳，验电器箔片器箔片张开，开，这表表示网罩内示网罩内带电体体产生的生的电场能使外界受到影响能使外界受到影响(如如图1410甲甲)；把金属网罩接地，；把金属
13、网罩接地，则验电器箔片不器箔片不张开，开，这表示金属网罩接地，内部表示金属网罩接地，内部电场不影响外界不影响外界(如如图乙乙)图1410(2)本本质：是静：是静电感感应网罩内小球所网罩内小球所带电荷与荷与网罩内表面感网罩内表面感应电荷在网罩外荷在网罩外产生的生的电场相互相互叠加使网罩外叠加使网罩外场强强处处为零零特特别提醒：提醒：(1)接地的空腔接地的空腔导体，腔外体，腔外电场对腔腔内空内空间不不产生影响，腔内生影响，腔内电场对腔外空腔外空间也不也不产生影响，即内外互不影响生影响，即内外互不影响(2)空腔空腔导体不接地，腔外体不接地，腔外电场对腔内空腔内空间不不产生影响，腔内生影响，腔内电场对
14、腔外空腔外空间产生影响生影响即即时应用用(即即时突破，小突破，小试牛刀牛刀)3(2011年衡水高二年衡水高二检测)在如在如图1411所示所示的的实验中，中，验电器的金属箔会器的金属箔会张开的是开的是()图1411解析：解析：选B.A中不会中不会张开，金属网可以屏蔽外开，金属网可以屏蔽外电场B中会中会张开，因开，因为金属网未接地，网内金属网未接地，网内的的带电体可以体可以对外界外界产生影响生影响C中不会中不会张开开,因因为金属网已接地，网内的金属网已接地，网内的带电体体对网外无影网外无影响，网外的响，网外的带电体体对网内也无影响网内也无影响 (2011年年大大庆高高二二检测)如如图1412所所示
15、示，真真空空中中，带电荷荷量量分分别为Q和和Q的的点点电荷荷A、B相距相距r，则：课堂互动讲练课堂互动讲练类型一类型一场强叠加原理的计算场强叠加原理的计算例例例例1 1图1412(1)两点两点电荷荷连线的中点的中点O的的场强强多大？多大？(2)在两点在两点电荷荷连线的中垂的中垂线上，距上，距A、B两点两点都都为r的的O点的点的场强强如何？如何？【思路点【思路点拨】分分别求出每一个求出每一个电荷在荷在该点的点的场强强，依据叠加原理，依据叠加原理进行矢量合成运算，确定行矢量合成运算，确定合合场强强的大小和方向的大小和方向图1413【方法【方法总结】(1)因因为场强强是矢量，所以求合是矢量，所以求合
16、场强强时应该既求出大小，也求出方向既求出大小，也求出方向(2)在等量异种在等量异种电荷荷连线的垂直平分的垂直平分线上，中点上，中点的的电场强强度最大，两度最大，两边成成对称分布，离中点越称分布，离中点越远，电场强强度越小，度越小，场强强的方向都相同，平行的方向都相同，平行于两于两电荷的荷的连线由正由正电荷一荷一侧指向指向负电荷的一荷的一侧类型二类型二静电平衡导体特点的应用静电平衡导体特点的应用例例例例2 2图1414【答案】【答案】D【方法【方法总结】(1)利用静利用静电平衡状平衡状态导体的特体的特点点处理相关理相关问题可达到事半功倍的效果可达到事半功倍的效果(2)导体内部体内部场强强处处为零
17、，即感零，即感应电荷的荷的场强强与原与原电场场强强的矢量和的矢量和为零零 如如图1415所示，所示，将将悬挂在挂在细线上的上的带正正电荷荷的小球的小球A放在不放在不带电的金属的金属空心球空心球C内内(不与内壁接触不与内壁接触)，另有一个另有一个悬挂在挂在细线上的上的带负电的小球的小球B，向，向C球靠近，球靠近，则()类型三类型三静电屏蔽问题分析静电屏蔽问题分析例例例例3 3图1415AA向左偏离向左偏离竖直方向，直方向，B向右偏离向右偏离竖直方向直方向BA的位置不的位置不变，B向右偏离向右偏离竖直方向直方向CA向左偏离向左偏离竖直方向，直方向，B的位置不的位置不变DA、B的位置都不的位置都不变
18、【思路点【思路点拨】小球小球A在金属球壳内，由于静在金属球壳内，由于静电屏蔽的作用，不会受到外屏蔽的作用，不会受到外电场的影响，金属的影响，金属球壳球壳C因静因静电感感应，外表面是，外表面是带电的，的，对B有有力的作用力的作用【自主解答】【自主解答】金属球壳金属球壳C能屏蔽外部的能屏蔽外部的电场,外部的外部的电场不能深入内部，因此小球不能深入内部，因此小球A不会受不会受到到电场力的作用，不会力的作用，不会发生偏生偏转；金属球壳；金属球壳C处在在电荷荷A的的电场中，内壁是近端，感中，内壁是近端，感应异号异号电荷荷负电，外壁是，外壁是远端，感端，感应同号同号电荷正荷正电，正的感正的感应电荷在外部空荷在外部空间同同样会激会激发电场，对小球小球B有吸引的作用，有吸引的作用，B向右偏，向右偏，选项B正确正确【答案】【答案】B图1416A BC D解析：解析：选A.中金属空腔能屏蔽外部中金属空腔能屏蔽外部电场，故，故中中S不会被吸引；不会被吸引；中由于外壳没有接地中由于外壳没有接地,故故外部存在外部存在电场，S能被吸引；能被吸引；中的外部存中的外部存在在电场，S能被吸引能被吸引中因外壳接地，屏蔽中因外壳接地，屏蔽内部内部电场S不能被吸引不能被吸引综上所述，上所述，A正确正确.同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
