鲁科版高中物理选修3-1电场中的导体ppt课件

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_,的矢量和,2,方法:,场强的叠加遵循,_,定则,3,普遍性:,不仅点电荷的电场可以叠加,其他任何电场的场强都可以进行叠加,新知梳理,各自在该点产生,的电场强度,平行四边行,一、场强叠加原理新知梳理各自在该点产生的电场强度平行四边行,二、静电平衡与静电屏蔽,1,静电感应现象,_,中,条件,现象,本质,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,导体内部场强,_,导体处在,导体在两端出现,_ _,电荷,自由电荷在,_,作用下发生,_ _,电场力,定向,电场,等量,异种,移动,处处为零,定向移动,二、静电平衡与静电屏蔽导体处在导体在两端出现_ _,导体表面任一点的场强方向与该处的表面,_,电荷只分布在导体的,_,3,静电屏蔽,(1),定义:处于,_,状态的中空导体壳,内部场强处处为零,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,_,消除外电场的影响,垂直,静电平衡,外部电场,静电屏蔽,外表面上,导体表面任一点的场强方向与该处的表面_垂直静电平衡,合作探究,合作探究,1,内外表面分布不同,电荷都分布在外表面,导体内部没有电荷,2,受导体的形状影响,尖锐的位置电荷密度大,3,“,远近端,”,电荷的电性相反,电量相等,(1),如图,1,4,2,所示,处于静电平衡状态的导体,离场源电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷,即,“,远同近异,”,静电平衡导体的电荷分布有什么特点?,1内外表面分布不同,电荷都分布在外表面,导体内部没有电荷,(2),如图,1,4,3,所示,当把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时,就可把它们看做是一个大导体,有些问题中所提到的,“,用手触摸某导体,”,其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体,图,1-4-2,(2)如图143所示,当把两个或多个原来彼此绝缘的导体接,温馨提示,:一个孤立的带电体,在自身所带电荷的电场中,处于静电平衡状态,具有静电平衡的所有特点人与大地都是导体,在人摸,(,触,),导体的过程中,带电体、人、大地组成一个新导体,地球往往是新导体的远端,图,1-4-3,温馨提示:一个孤立的带电体,在自身所带电荷的电场中,处于静电,如图,1,4,4,所示,金属球壳的内外表面分别用,C,、,D,表示,,B,球与金属球壳内表面紧密接触金属小球,A,原来带正电,金属球壳与金属小球,B,原来不带电,当用一根导线将,A,、,B,两球连接时,以下判断中正确的是,(,),图,1-4-4,A,A,与,B,带正电,,C,带负电,,D,带正电,B,D,带正电,,A,带正电,,B,与,C,不带电,C,只有,A,带正电,其他均不带电,D,A,带正电,,D,带负电,,B,与,C,不带电,如图144所示,金属球壳的内外表面分别用C、D表示,B球,解析,:,A,与,B,用导线连接后,,A,、,B,两球以及球壳成为一个大导体,,A,球表面及球壳的外表面,D,相当于大导体的外表面,,B,球表面及球壳内表面相当于大导体的内表面因为静电平衡导体的电荷只分布在外表面上,故,B,正确,,A,、,C,、,D,错误,答案,:,B,解析:A与B用导线连接后,A、B两球以及球壳成为一个大导体,,1,导体内部不受外部电场的影响,(1),现象:使带正电的金属球靠近验电器,验电器的箔片张开,这表示验电器受到附近带电体的影响,如图,1,4,5(,甲,),所示;用一个金属网罩把验电器罩住,再让带电金属球靠近,验电器的箔片不张开,这表示金属网罩内的验电器不受附近带电体的影响,如图,(1,4,5,乙,),所示,静电屏蔽的两种情况,1导体内部不受外部电场的影响静电屏蔽的两种情况,(2),本质:是静电感应导体外表面的感应电荷在导体内部产生的电场与外电场相互叠加,使导体内部场强处处为零,图,1-4-5,(2)本质:是静电感应导体外表面的感应电荷在导体内部产生的,2,接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响,(1),现象:金属网罩不带电,罩内小球带正电,将验电器靠近金属壳,验电器箔片张开,这表示网罩内带电体产生的电场能使外界受到影响,(,如图,1,4,6,甲,),;把金属网罩接地,则验电器箔片不张开,这表示金属网罩接地,内部电场不影响外界,(,如图,1,4,6,乙,),图,1-4-6,2接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响图1-4-6,(2),本质:是静电感应网罩内小球所带电荷与网罩内表面感应电荷在网罩外产生的电场相互叠加使网罩外场强处处为零,温馨提示,:,(1),接地的空腔导体,腔外电场对腔内空间不产生影响,腔内电场对腔外空间也不产生影响,即内外互不影响,(2),空腔导体不接地,腔外电场对腔内空间不产生影响,腔内电场对腔外空间产生影响,(2)本质:是静电感应网罩内小球所带电荷与网罩内表面感应电,2.,有一接地的导体球壳,如图,1,4,7,所示,球心,O,处放一点电荷,q,,达到静电平衡时,则,(,),A,q,的电量变化时,壳外电场随之改变,图,1-4-7,B,q,在壳外产生的电场强度为零,C,球壳内外表面的电荷在壳外的场强为零,D,q,与壳内表面的电荷在壳外的合场强为零,2.有一接地的导体球壳,如图 147所示,球心O,解析,: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,或大地内的电子流入球壳,即壳外表面不带电,这时壳内电荷与壳内表面的感应电荷在壳内壁以外,(,包括导体壳层,),任一点的合场强为零故,D,正确,,A,、,B,、,C,错误,答案,:,D,解析: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,典例精析,典例精析,【,例,1】,在场强为,E,的匀强电场中,取,O,点为圆心,,r,为半径作一圆周,在,O,点固定一电荷量为,Q,的点电荷,,a,、,b,、,c,、,d,为相互垂直的两条直线,(,其中一条沿竖直方向,),和圆周的交点当把一检验电荷,q,放在,d,点恰好平衡,(,如图,1,4,8,所示,),场的叠加的应用,图,1-4-8,(1),匀强电场场强,E,的大小、方向如何?,(2),检验电荷,q,放在点,c,时,受力,F,c,的大小、方向如何?,(3),检验电荷,q,放在点,b,时,受力,F,b,的大小、方向如何?,【例1】在场强为E的匀强电场中,取O点为圆心,r为半径作一,鲁科版高中物理选修3-1电场中的导体ppt课件,鲁科版高中物理选修3-1电场中的导体ppt课件,反思领悟,:检验电荷处在匀强电场和点电荷,Q,产生的电场组成的叠加场中,因此要求检验电荷在电场中某点所受的电场力,首先应确定该点的合场强,要确定合场强,就需要求匀强电场的场强,而题目已经告诉当检验电荷处在,d,点时恰好平衡,这恰恰是两电场共同作用的结果,据此则问题可解,反思领悟:检验电荷处在匀强电场和点电荷Q产生的电场组成的叠,如图,1,4,9,所示,在,y,轴上关于,O,点对称的,A,、,B,两点有等量同种点电荷,Q,,在,x,轴上,C,点有点电荷,Q,,且,CO,OD,,,ADO,60.,根据上述说明,在,x,轴上场强为零的点为,_,图,1-4-9,解析,:在,x,轴上由,Q,产生的电场强度方向沿水平方向,在,C,点右侧水平向左,左侧水平向右,要想和等量的正电荷在,x,轴上产生的合场强为零,该点应该出现在,C,点的右侧,距离,A,、,B,、,C,三个电荷相同的,D,点上,答案,:,D,点,如图149所示,在y轴上关于O点对称的A、B两点有等量,【,例,2】,如图,1,4,10,所示,,A,为带电的空腔导体,,B,为离,A,很远的不带电的验电器,现用一根导线一端与,A,的内壁接触,另一端与,B,的金属球接触,则,B,的箔片是否张开?,静电平衡问题,图,1-4-10,【例2】如图1410所示,A为带电的空腔导体,B为离A,思路点拨,:连接后,A,、,B,成为一个导体,只要,B,处在,A,球的外部,无论导线与,A,球的何处接触,验电器均带电,若,B,在,A,球的内部,验电器不带电,解析,:导线把,A,和,B,连接在一起,形成一个整体,,B,实际上是成了,A,的外表面的一部分,因此,B,将带电,则,B,中箔片张开,答案,:张开,反思领悟,:对于静电平衡的导体,要正确理解其特点,同时要分清导体的内部和外部以及,E,感,、,E,原,、,E,合,,知道内部场强为零及电荷分布在外表面的原因,思路点拨:连接后A、B成为一个导体,只要B处在A球的外部,无,如图,1,4,11,所示,若把验电器,B,放在空腔带电导体,A,的内部时,,(1),用导线连接,A,的内壁与,B,的金属小球,此时验电器,B,的箔片是否张开?,图,1-4-11,(2),若用导线连接,A,的外壁与,B,的金属小球,此时验电器,B,的箔片是否张开?,解析,:两种情况下,只要用导线把,A,、,B,的金属球相连,,B,就属于导体内部的一部分,因此,B,的箔片都不会张开,答案,:,(1),不张开,(2),不张开,如图1411所示,若把验电器B放在空腔带电导体A的内部,【,例,3】,如图,1,4,12,所示,空心导体上方有一靠近的带有正电的带电体当一个重力不计的正电荷以速度,v,水平飞入空心导体内时,电荷将做,(,),静电屏蔽的应用,图,1-4-12,A,向上偏转的类似平抛运动,B,向下偏转的类似平抛运动,C,匀速直线运动,D,变速直线运动,【例3】如图1412所示,空心导体上方有一靠近的带有正,解析,:空心导体处在带正电的带电体的附近,根据电场中导体的特点,空心导体起到了静电屏蔽的作用,使得内部电场场强为零,电荷不受电场力的作用,所以做匀速直线运动,,C,选项正确答案为,C.
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