高二物理鲁科版选修电场中的导体课件.ppt

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1、第第4节电场中的导体节电场中的导体第第1章静电场章静电场学习目标学习目标1.知道电场强度的叠加遵循平行四边形定则,并能用其进行知道电场强度的叠加遵循平行四边形定则,并能用其进行场强叠加运算场强叠加运算2知道静电感应产生的原因及静电平衡的概念知道静电感应产生的原因及静电平衡的概念3知道静电屏蔽现象及其在生活中的应用知道静电屏蔽现象及其在生活中的应用第第1章静电场章静电场栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场一、场的叠加原理一、场的叠加原理1 1内容:内容:如果有几个点电荷同时存在,电场中任一点的电场如果有几个点电荷同时存在,电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的强度等于

2、这几个点电荷各自在该点产生的电场强度的_2 2方法:方法:场强的叠加遵循场强的叠加遵循_定则定则3 3普遍性:普遍性:不仅不仅_电场的场强可以叠加,其他电场的场强可以叠加,其他_的场强都可以进行叠加的场强都可以进行叠加矢量和矢量和平行四边形平行四边形点电荷点电荷任何电场任何电场栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场1场强叠加遵循平行四边形定则,例如,图中的场强叠加遵循平行四边形定则,例如,图中的P点的电场强点的电场强度度E为点电荷为点电荷Q1(带正电带正电)、Q2(带负电带负电)在该点的电场强度在该点的电场强度E1、E2的矢量和的矢量和2比较大的带电体的电场,可把带电体分成若干小块,每小比较大

3、的带电体的电场,可把带电体分成若干小块,每小块看成点电荷,用点电荷电场叠加的方法计算块看成点电荷,用点电荷电场叠加的方法计算正确理解场强的叠加原理正确理解场强的叠加原理栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场 在真空中,电荷量均为在真空中,电荷量均为q的异种点电荷相距的异种点电荷相距r,则,则(1)两点电荷连线中点的场强如何?两点电荷连线中点的场强如何?(2)在两点电荷垂直平分线上到两点电荷距离均为在两点电荷垂直平分线上到两点电荷距离均为r的点的场强的点的场强又如何?又如何?思路点拨思路点拨根据点电荷的场强公式和场强的叠加原理分析、根据点电荷的场强公式和场强的叠加原理分析、计算计算栏目栏目导引导

4、引第第1章静电场章静电场B栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场二、静电平衡与静电屏蔽二、静电平衡与静电屏蔽1 1静电平衡静电平衡(1)(1)定义:导体中没有电荷定义:导体中没有电荷_的状态的状态(2)(2)原理:场的矢量叠加原理原理:场的矢量叠加原理(3)(3)特点:特点:导体内部场强导体内部场强_导体表面任意一点的场强方向与该处的表面导体表面任意一点的场强方向与该处的表面_电荷只分布在导体的电荷只分布在导体的_移动移动处处为零处处为零垂直垂直外表面上外表面上栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场2 2静电屏蔽静电屏蔽(1)(1)定义:处于定义:处于_状

5、态的中空导体壳,内部场强处处状态的中空导体壳,内部场强处处为零,导体外壳使它的内部不受为零,导体外壳使它的内部不受_影响的现象影响的现象(2)(2)应用:电子仪器和电子设备外面都有金属壳,通信电缆外应用: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,都是利用都是利用_消除外电场的影响消除外电场的影响(3)(3)静电屏蔽,不但可以使金属壳内部不受外部电场的影响,静电屏蔽,不但可以使金属壳内部不受外部电场的影响,还可以通过还可以通过_的方法隔离内部带电体对外界的的方法隔离内部带电体对外界的影响影

6、响静电平衡静电平衡外部电场外部电场静电屏蔽静电屏蔽金属壳接地金属壳接地栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场1静电平衡状态下导体的三个特征静电平衡状态下导体的三个特征(1)内部场强处处为零内部场强处处为零其本质是指电场强度其本质是指电场强度E0与导体的感应电荷产生的场强与导体的感应电荷产生的场强E的的合场强为零,即感应电荷在导体内任一点的场强合场强为零,即感应电荷在导体内任一点的场强E与外电与外电场在该点的场强场在该点的场强E0大小相等,方向相反大小相等,方向相反(2)表面附近任一点的场强方向与该点的表面垂直表面附近任一点的场强方向与该点的表面垂直(3)静电平衡状态下的导体是个等势体,表面是个

7、等势面静电平衡状态下的导体是个等势体,表面是个等势面静电平衡的理解静电平衡的理解栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场2导体上的电荷分布规律导体上的电荷分布规律(1)导体内部没有净电荷,电荷只能分布在导体的外表面导体内部没有净电荷,电荷只能分布在导体的外表面(2)电荷在导体表面的分布往往是不均匀的,越是尖锐的地电荷在导体表面的分布往往是不均匀的,越是尖锐的地方,电荷的密度越大,外部附近的场强也越强,凹陷部分几方,电荷的密度越大,外部附近的场强也越强,凹陷部分几乎没有电荷乎没有电荷栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场3静电平衡的两种方式静电平衡的两种方式屏蔽外电场屏蔽外电场屏蔽内电场屏蔽内电场

8、图示图示栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场屏蔽外电场屏蔽外电场屏蔽内电场屏蔽内电场实现实现过程过程最终最终结论结论本质本质因场源电荷产生的电场与因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零,在空腔内的合场强为零,达到静电平衡状态,对内达到静电平衡状态,对内实现了屏蔽实现了屏蔽当空腔外部接地时,外表当空腔外部接地时,外表面的感应电荷将因接地传面的感应电荷将因接地传给地球,外部电场消失,给地球,外部电场消失,对外起到屏蔽作用对外起到屏蔽作用导体内空腔不受外界影响导体内空腔不受外界影响接地导体空腔外部不接地导体空腔外部不受内部电荷影响受内部电荷影响静电感

9、应与静电平衡静电感应与静电平衡栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场 (2014泉州高二检测泉州高二检测)将悬挂在细线上的带正电的小球将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球放在不带电的金属空心球C内内(不和球壁接触不和球壁接触),另有一悬挂,另有一悬挂在细线上的带负电的小球在细线上的带负电的小球B向向C靠近,如图所示,以下说法正靠近,如图所示,以下说法正确的是确的是()AA往左偏离竖直方向,往左偏离竖直方向,B往右偏离竖直方向往右偏离竖直方向BA的位置不变,的位置不变,B往右偏离竖直方向往右偏离竖直方向CA往左偏离竖直方向,往左偏离竖直方向,B的位置不变的位置不变DA和和B的位置

10、都不变的位置都不变B栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场解析解析带正电的小球带正电的小球A放在不带电的空心球放在不带电的空心球C内,通过静电感内,通过静电感应,空心球外壳带正电,内壁带负电,因此,金属空心球应,空心球外壳带正电,内壁带负电,因此,金属空心球C和带负电小球和带负电小球B带异种电荷,所以带异种电荷,所以B受球受球C的吸引往右偏离竖的吸引往右偏离竖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所产生的外部电场,使所产生的外部电场,使小球小球A不受外电场的作用,故它的位置不变,故选项不受外电场的作用,故它的位置不变,故选项B正确正确栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场

11、名师点评名师点评(1)研究电荷的运动状态,必须把握住电荷的受力情况研究电荷的运动状态,必须把握住电荷的受力情况(2)空腔可以屏蔽外界电场,接地的空腔可以屏蔽内部的电空腔可以屏蔽外界电场,接地的空腔可以屏蔽内部的电场,对于电场中的导体一定要明确内部场强处处为零,导体场,对于电场中的导体一定要明确内部场强处处为零,导体表面处电场线与导体垂直的特点表面处电场线与导体垂直的特点栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场2(2014吉林龙井高二检测吉林龙井高二检测)如图,用起电机使金属鸟笼带电如图,用起电机使金属鸟笼带电,站在金属架上的鸟安然无恙,且不带电,其原因是站在金属架上的鸟安然无恙,且不带电,其原因

12、是()A鸟的脚爪与金属架绝缘鸟的脚爪与金属架绝缘B鸟笼内场强不够大,不至于电死鸟笼内场强不够大,不至于电死C因为鸟笼是空的,起电机无法使因为鸟笼是空的,起电机无法使鸟笼带电鸟笼带电D鸟笼内部场强为零,电荷分布在鸟笼内部场强为零,电荷分布在鸟笼的外表面鸟笼的外表面解析:由于静电平衡,金属鸟笼对内部起到屏蔽作用,电荷解析:由于静电平衡,金属鸟笼对内部起到屏蔽作用,电荷只分布在外表面,使鸟笼内部场强为零,故选项只分布在外表面,使鸟笼内部场强为零,故选项D正确正确D栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场感应电荷场强的求解方法感应电荷场强的求解方法1静电平衡时,导体内存在两个电场,外电场静电平衡时,导体

13、内存在两个电场,外电场E0和感应电荷和感应电荷在导体内部产生的附加电场在导体内部产生的附加电场E,在导体内部各位置,附加,在导体内部各位置,附加电场电场E与外电场与外电场E0方向相反、大小相等,导体内各位置的方向相反、大小相等,导体内各位置的合场强为零,自由电荷所受合力为零合场强为零,自由电荷所受合力为零2求解静电平衡状态下感应电荷的场强基本步骤是:先求解求解静电平衡状态下感应电荷的场强基本步骤是:先求解外电场在该处场强的大小和方向,再利用导体内部合场强处外电场在该处场强的大小和方向,再利用导体内部合场强处处为零和电场的叠加原理,求解感应电荷在该处的场强此处为零和电场的叠加原理,求解感应电荷在

14、该处的场强此场强与外电场大小相等,方向相反场强与外电场大小相等,方向相反栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场范例范例如图,长为如图,长为L的导体棒原来不带电,现将一带电荷量的导体棒原来不带电,现将一带电荷量为为q的点电荷置于导体棒的左侧,并在导体棒的轴线上,的点电荷置于导体棒的左侧,并在导体棒的轴线上,q距距导体棒的左端点为导体棒的左端点为R,C为导体棒的中点,在导体棒达到静电为导体棒的中点,在导体棒达到静电平衡后,导体棒上的感应电荷在平衡后,导体棒上的感应电荷在C点产生的场强大小为点产生的场强大小为_,场强方向,场强方向_思路点拨思路点拨解此题的关键是掌握静电平衡的原理及静电平解此题的关键

15、是掌握静电平衡的原理及静电平衡状态下导体特点衡状态下导体特点4kq/(2RL)2沿轴线向左沿轴线向左栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场名师归纳名师归纳静电平衡状态下的导体内部场强处处为零,即静电平衡状态下的导体内部场强处处为零,即感应电荷产生的场强与外电场的场强等大反向,本题中感应感应电荷产生的场强与外电场的场强等大反向,本题中感应电荷的分布不能够看成点电荷,所以不能用点电荷的公式来电荷的分布不能够看成点电荷,所以不能用点电荷的公式来求解求解.栏目栏目导引导引第第1章静电场章静电场本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放

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