1、第4节电场中的导体理解教材新知把握热点考向应用创新演练第1章静电场知识点一知识点二考向一考向二随堂基础巩固课时跟踪训练考向三1.1.如果有几个点电荷同时存在，电场中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矢荷各自在该点产生的电场强度的矢量和，叫场的叠加。量和，叫场的叠加。2 2处在电场中的导体，当达到静电平处在电场中的导体，当达到静电平衡时，内部电场强度处处为零。衡时，内部电场强度处处为零。3 3金属壳内不受外部电场的影响的现金属壳内不受外部电场的影响的现象叫静电屏蔽。屏蔽意为无影响，象叫静电屏蔽。屏蔽意为无影响，
2、并非挡住外电场。并非挡住外电场。自学教材自学教材 1 1概念概念 若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点若有几个点电荷同时存在，它们产生的电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷各自在的电场强度等于这几个点电荷各自在 的矢量和。这个结论叫做场强的叠加原理。的矢量和。这个结论叫做场强的叠加原理。2 2方法方法 场强的叠加遵循场强的叠加遵循 。该点产生的电场强度该点产生的电场强度平行四边形定则平行四边形定则 3 3特点特点 电场叠加具有电场叠加具有 ，不仅点电荷的电场可以叠，不仅点电荷的电场可以叠加，其他加，其他 的场强都可以进行叠加。的场强都可以进行叠加。普遍性普遍性任何电场任何电场 重点
3、诠释重点诠释 1 1对场强叠加的理解对场强叠加的理解 (1)(1)场强的叠加是一种解决问题的方法，相当于等效场强的叠加是一种解决问题的方法，相当于等效替代，该点的实际场强等于各带电体单独存在时产生的替代，该点的实际场强等于各带电体单独存在时产生的场强的矢量和。场强的矢量和。(2)(2)场强的叠加原理不仅适用于几个点电荷的电场叠场强的叠加原理不仅适用于几个点电荷的电场叠加，也适用于匀强电场和非匀强电场的叠加，都遵从平加，也适用于匀强电场和非匀强电场的叠加，都遵从平行四边形定则。行四边形定则。(3)(3)电场的可叠加性是电场与普通物质的重要区别。电场的可叠加性是电场与普通物质的重要区别。2 2点电
4、荷的电场和电场强度的叠加点电荷的电场和电场强度的叠加 (1)(1)电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。场强的叠加遵循平该点产生的电场强度的矢量和。场强的叠加遵循平行四边形定则，如图行四边形定则，如图1 14 41 1甲所示。甲所示。图图1 14 41 11、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。
5、5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2023年7月2023-7-262023-7-262023-7-267/26/20237、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2023-7-262023-7-26July 26,20238、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2023-7-262023-7-262023-7-262023-7-26图图1 14 42 21 1点电荷点电荷A A和和B B，分别带正电和负电，分别带正电和负电，电荷量分别为电荷量分别为4 4Q Q和和Q
6、 Q，在，在A A、B B连线连线上，如图上，如图1 14 42 2所示，则电场强所示，则电场强度为零的地方在度为零的地方在 ()A AA A和和B B之间之间B BA A右侧右侧C CB B左侧左侧D DA A的右侧及的右侧及B B的左侧的左侧解析：解析：因为因为A A带正电，带正电，B B带负电，所以只有带负电，所以只有A A右侧和右侧和B B左侧它们的电场强度方向相反，因为左侧它们的电场强度方向相反，因为Q QA AQ QB B，所以，所以只有只有B B左侧，才有可能左侧，才有可能E EA A与与E EB B等大反向，因而才可能等大反向，因而才可能有有E EA A和和E EB B矢量和为
7、零的情况。矢量和为零的情况。答案：答案：C C 自学教材自学教材 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)特点：特点：导体内部场强处处为导体内部场强处处为零零。电荷只分布在导体的电荷只分布在导体的 。移动移动外表面上外表面上 2 2静电屏蔽静电屏蔽 (1)(1)定义：当中空的导体达到静电平衡时，内部定义：当中空的导体达到静电平衡时，内部 电电场，因而导体的场，因而导体的 会对其内部起会对其内部起 作用，使它内部作用，使它内部不受不受 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、应用：电子仪器和电子设备外
8、面都有 ，通信电缆外面包有一层通信电缆外面包有一层 ，高压线路的检修人员要穿，高压线路的检修人员要穿 等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。无无外壳外壳电场电场屏蔽屏蔽金属壳金属壳金属网金属网屏蔽服屏蔽服 重点诠释重点诠释 1 1静电平衡的分析静电平衡的分析 (1)(1)自由电荷的移动。自由电荷的移动。导体刚放入电场中的瞬间，导体中的自由电荷受导体刚放入电场中的瞬间，导体中的自由电荷受电场力电场力F F的作用，产生定向运动的作用，产生定向运动(如图如图1 14 43 3甲甲)，同，同时在导体中产生一个附加电场时在导体中产生一个附加电场E E(如图乙
9、如图乙)，使自由电，使自由电荷又受电场力荷又受电场力F F的作用，的作用，F F和和F F方向相反。方向相反。(2)(2)电场叠加。电场叠加。当当E EE E时，导体内合场强为零时，导体内合场强为零(如图丙如图丙)，自由，自由电荷受合力也为零，这时导体中无电荷定向移动，即电荷受合力也为零，这时导体中无电荷定向移动，即达到了静电平衡状态。达到了静电平衡状态。(3)(3)结论：处于静电平衡的导体内部电场强度处结论：处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零。处为零。图图1 14 43 3 2 2静电平衡时导体的特点静电平衡时导体的特点 (1)(1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零。导处于静电平衡
10、状态的导体内部场强处处为零。导体内部场强为零指的是外部电场和附加电场的合场强为零，体内部场强为零指的是外部电场和附加电场的合场强为零，其效果相互抵消。其效果相互抵消。(2)(2)导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直。导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直。(3)(3)净电荷只分布在导体的外表面上。净电荷只分布在导体的外表面上。(4)(4)对于一孤立的带电体，可视为导体处于自对于一孤立的带电体，可视为导体处于自己所带电荷的电场之中，达到静电平衡时，也有两己所带电荷的电场之中，达到静电平衡时，也有两个基本特点：个基本特点：导体内部的场强处处为零；导体内部的场强处处为零；导体所带电荷只能分布在
11、导体的外表面上。导体所带电荷只能分布在导体的外表面上。3 3静电屏蔽的两种情况静电屏蔽的两种情况(1)(1)导体外部的电场影响不到导体内部；导体外部的电场影响不到导体内部；图图1 14 44 4(2)(2)接地导体内部的电场影响不到导体外部。接地导体内部的电场影响不到导体外部。图图1 14 45 52 2具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷，图电荷，图1 14 46 6中的四个图画出了其空间电场的电中的四个图画出了其空间电场的电场线情况，符合实际情况的是场线情况，符合实际情况的是()图图1 14 46 6解析：解析：由静电感应的知识可知，
12、金属球壳的内表面感应由静电感应的知识可知，金属球壳的内表面感应出与正电荷等量的负电荷，外表面感应出等量的正电荷，出与正电荷等量的负电荷，外表面感应出等量的正电荷，从正电荷到球壳的内表面的空间电场线由正电荷出发，从正电荷到球壳的内表面的空间电场线由正电荷出发，终止于内表面，金属球壳部分处于静电平衡，内部场强终止于内表面，金属球壳部分处于静电平衡，内部场强为零，无电场线分布，而球壳外部电场由外表面出发，为零，无电场线分布，而球壳外部电场由外表面出发，终止于无限远处，故选项终止于无限远处，故选项D D正确。正确。答案：答案：D D图图1 14 47 7 例例11(2012(2012福州高二检测福州高
13、二检测)如图如图1 14 47 7所示，边长为所示，边长为a a的正三角形的正三角形ABCABC的的三个顶点分别固定三个点电荷三个顶点分别固定三个点电荷q q、q q、q q，求该三角形中心，求该三角形中心O O点处的场强。点处的场强。审题指导审题指导 审本题时应把握以下两点：审本题时应把握以下两点：(1)(1)O O点的场强为三个电荷在该点产生场强的矢量和。点的场强为三个电荷在该点产生场强的矢量和。(2)(2)画出示意图，注意场强是矢量，指出方向。画出示意图，注意场强是矢量，指出方向。场强的叠加遵循矢量运算法则，运用图解法可场强的叠加遵循矢量运算法则，运用图解法可以简化思维过程。因此，作图分
14、析是解决此类问题以简化思维过程。因此，作图分析是解决此类问题的关键。的关键。图图1 14 48 8在例在例1 1题中，若顶点题中，若顶点B B、C C处各放一处各放一电荷时，测得电荷时，测得A A处电场强度大小为处电场强度大小为E E，方向与方向与BCBC边平行沿边平行沿B B指向指向C C，如图，如图1 14 48 8所示。拿走所示。拿走C C处的电荷后，处的电荷后，A A处电场强度的情况将会是怎样？处电场强度的情况将会是怎样？解析：解析：根据矢量合成法则可推理知，在根据矢量合成法则可推理知，在B B、C C两处同时存在两处同时存在场源电荷时，合电场场强方向沿平行场源电荷时，合电场场强方向沿
15、平行BCBC的方向，说明的方向，说明B B、C C两处电荷在两处电荷在A A处独立产生的场强大小相等，方向均与合电处独立产生的场强大小相等，方向均与合电场场强成场场强成6060。当撤去。当撤去C C处场源电荷时，只剩下处场源电荷时，只剩下B B处场源电处场源电荷，此时荷，此时A A处场强大小为处场强大小为E E，方向沿，方向沿BABA方向向外。方向向外。答案：答案：大小为大小为E E，方向沿，方向沿BABA向外向外 例例22如图如图1 14 49 9所示，所示，长为长为L L的金属杆原来不带电，在的金属杆原来不带电，在距其左端距其左端r r处放一个电荷量为处放一个电荷量为q q的的点电荷。问：
16、点电荷。问：图图1 14 49 9 (1)(1)金属杆中点处的场强为多少？金属杆中点处的场强为多少？(2)(2)金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的场强为多大？金属杆上的感应电荷在杆中点处产生的场强为多大？思路点拨思路点拨 导体内部场强处处为零，是因为两个电场的叠加。导体内部场强处处为零，是因为两个电场的叠加。求感应电荷在导体内部某点产生的场强时，应首求感应电荷在导体内部某点产生的场强时，应首先分析外电场在该点的场强大小和方向，然后利用导先分析外电场在该点的场强大小和方向，然后利用导体在静电场中内部场强为零这一静电平衡条件求出感体在静电场中内部场强为零这一静电平衡条件求出感应电荷的电场。应电荷的
17、电场。图图1 14 410101 1如图如图1 14 41010所示，在孤立点所示，在孤立点电荷电荷Q Q的电场中，金属圆盘的电场中，金属圆盘A A处于静电平衡状态。若金属圆处于静电平衡状态。若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A A内作出由内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线用实线表示，要求严格作图表示，要求严格作图)。解析：解析：画出感应电荷形成的附加电场画出感应电荷形成的附加电场在在A A圆盘内的三条电场线圆盘内的三条电场线(实线实线)，如图，如图所示。导体所示。导体A A处于静电平衡状态
18、，因此处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即导体内部每点的合场强都为零，即导体A A内的每一点，感应电荷内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷产生的电场强度都与点电荷Q Q在那点的电场强度大小相等、在那点的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷Q Q的电场线重合，的电场线重合，且方向相反且方向相反(注意图中的虚线是为了确定注意图中的虚线是为了确定A A内的实线而画出内的实线而画出的，它并不表示的，它并不表示A A外部的电场线外部的电场线)。答案：答案：见解析见解析图图1 14 41111 例例33有一接地的导体球壳，如图有一接
19、地的导体球壳，如图1 14 41111所示，所示，球心处放一点电荷球心处放一点电荷q q，达到静电平衡时，则，达到静电平衡时，则()A Aq q的电量变化时，球壳外电场随之改变的电量变化时，球壳外电场随之改变 B Bq q在球壳外产生的电场强度为零在球壳外产生的电场强度为零 C C球壳内、外表面的电荷在壳外的合场强为零球壳内、外表面的电荷在壳外的合场强为零 D Dq q与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零与球壳内表面的电荷在壳外的合场强为零 思路点拨思路点拨 球壳接地后，壳外边的空间相当于导体球壳接地后，壳外边的空间相当于导体内部。这个区域的场强等于内部。这个区域的场强等于q q产生的场强与壳
20、内表面上的感产生的场强与壳内表面上的感应电荷产生的场强的合场强。应电荷产生的场强的合场强。解析解析 当导体球壳接地时，壳内电荷在壳外表面所产当导体球壳接地时，壳内电荷在壳外表面所产生的感应电荷流入大地，这时壳内电荷与壳内表面的感生的感应电荷流入大地，这时壳内电荷与壳内表面的感应电荷在壳内壁以外应电荷在壳内壁以外(包含导体壳层包含导体壳层)任一点的合场强为任一点的合场强为零。故选项零。故选项D D正确。正确。答案答案 D D 解答此类题需注意的两方面：一方面是静电感应，解答此类题需注意的两方面：一方面是静电感应，要掌握导体内部的自由电荷是如何移动的，是如何建要掌握导体内部的自由电荷是如何移动的，
21、是如何建立起附加电场的，何处会出现感应电荷；另一方面是立起附加电场的，何处会出现感应电荷；另一方面是静电平衡，要理解导体达到静电平衡时所具有的特点。静电平衡，要理解导体达到静电平衡时所具有的特点。2 2某研究性学习小组学习电学知识后对电工穿的高某研究性学习小组学习电学知识后对电工穿的高压作业服进行研究，发现高压作业服是用铜丝编织压作业服进行研究，发现高压作业服是用铜丝编织的。下列各同学的认识正确的是的。下列各同学的认识正确的是()A A甲认为铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝甲认为铜丝编织的衣服不易拉破，所以用铜丝编织编织B B乙认为电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内为乙认为电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内为匀强电场，对人体起保护作用匀强电场，对人体起保护作用 C C丙认为电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电场丙认为电工被铜丝编织的衣服包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用强度保持为零，对人体起保护作用 D D丁认为铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起丁认为铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用到保护作用 解析：解析：高压作业服用铜丝编织，是实现静电屏蔽，以高压作业服用铜丝编织，是实现静电屏蔽，以达到对人体的保护。达到对人体的保护。答案：答案：C C
