1、第4講電場中的導體目標定位1知道電場強度的概念和定義式以及疊加原理，并會進行有關的計算2 知道靜電感應產生的原因及靜電平衡的概念3 了解靜電屏蔽，知道靜電屏蔽的實際應用戸預習導學 全檢理識記點撥_一、場強疊加原理如果有幾個點電荷同時存在，根據場強的定義和庫侖力的疊加性，可知電場中任一點的電場強度等于這幾個點電荷各自在該點產生的電場強度的矢量和，這個結論叫做場強疊加原理想一想 電場強度的合成與力的合成有何相同之處？答案力和電場強度都是矢量，求和時均遵循平行四邊形定則二、靜電平衡與靜電屏蔽1靜電平衡：導體中(包括表面上)沒有電荷移動的狀態叫做靜電平衡.特點：(1)導體內部場強處處為零.(2)導體表

2、面任一點的場強方向與該處的表面垂直.(3)凈電荷只分布在導體的外表面上 2.靜電屏蔽：處于靜電平衡狀態的中空導體殼，內部場強處處為零，導體外殼使它內部不受 外部電場影響的現象.應用：電子儀器和電子設備外面都有金屬殼，通信電纜外面包有一層金屬絲網套，高壓線路的檢修人員要穿屏蔽服等，都是利用靜電屏蔽消除外電場的影響想一想 導體達到靜電平衡后，導體內的電荷還在運動嗎？答案 達到靜電平衡后，自由電子沒有定向移動而不是說導體內部的電荷不動，內部的電子仍在做無規則的運動.戸課堂講義全 理解深化探究_一、電場強度的疊加1. 電場強度是矢量，它遵循矢量的特點和運算法則2. 某空間中有多個電荷時， 該空間某點的

3、電場強度等于所有電荷在該點產生的電場強度的矢 量和.3. 可以根據對稱性原理，靈活利用假設法、分割法等特殊方法進行研究【例 1】如圖 1 所示，真空中帶電荷量分別為+ Q 和一 Q 的點電荷 A、B 相距為 r，則：*0BA.1 : 2答案 BB.2 : 1圖 2C.2 : .3D.4 : .3(1) 兩點電荷連線的中點 0 的場強多大？(2) 在兩點電荷連線的中垂線上，距A、B 兩點都為 r 的 0點的場強如何？解析 本題考查了點電荷的電場及電場強度的疊加問題求解方法是分別求出+ Q 和一 Q 在某點的場強大小和方向，然后根據電場強度的疊加原理求出合場強(1)如圖甲所示，A、B 兩點電荷在

4、0 點產生的場強方向相同，由A 指向 B.A、B 兩點電荷在0 點產生的電場強度如圖乙所示，EA= EB=歲,由矢量圖所形成的等邊三角形可知，0點的合場強 EokQ=EA= EB=孑，方向與 A、B 的中垂線垂直，即 Eo與 E。同向答案攀，方向由 A 指向 B歲，方向與 AB 連線平行，由 A 指向 B借題發揮 電場強度是矢量，合成時遵循矢量運算法則(平行四邊形定則或三角形定則)，常用的方法有圖解法、 解析法、正交分解法等； 對于同一直線上電場強度的合成，可先規定正 方向，進而把矢量運算轉化成代數運算針對訓練 如圖 2 所示，M、N 和 P 是以 MN 為直徑的半圓弧上的三點， 0 點為半圓

5、弧的圓 心，/ MOP= 60.電荷量相等、符號相反的兩個點電荷分別置于M、N 兩點，這時 0 點電場強度的大小為 呂；若將 N 點處的點電荷移至 P 點，則 0 點的場強大小變為 E2, E!與 E2之 比為()kQ 4kQ故 0 點的合場強為Eo= 2EA=，方向由 A 指向 B.解析 依題意，每個點電荷在 0 點產生的場強為 號，則當 N 點處的點電荷移至 P 點時，0FiFi2點場強如圖所示，合場強大小為 F2=E1,則Fr=2, B 正確2F21二、靜電平衡的理解及應用1靜電平衡的實質靜電平衡的實質是外電場和感應電荷的電場的疊加.靜電平衡時附加電場 F與外電場 Fo方向相反、大小相等

6、，導體內各位置的合場強為零，自由電荷所受合力為零2.對靜電平衡的理解(1) 靜電平衡是自由電荷發生定向移動的結果，達到靜電平衡狀態時，內部場強處處為零，自由電荷不再發生定向移動.(2) 金屬導體達到靜電平衡狀態的時間是非常短暫的例 2 長為 I 的導體棒原來不帶電，現將一帶電荷量為+ q 的點電荷放在距棒左端 R 處，如圖 3 所示.當棒達到靜電平衡后，棒上的感應電荷在棒內中點P 處產生的電場強度大小等于_，方向為_答案-Jkq向左(R+22解析 導體棒在點電荷+ q 的電場中發生靜電感應，左端出現負電荷，右端出現正電荷，棒 中任何一點都有兩個電場，即外電場：+q 在該點形成的電場 Fo；附加

7、電場：棒上感應電荷在該點形成的電場 F，達到靜電平衡時 F = Fo.題中所求的即為 F,于是我們通過上述等式轉化為求圖 3F和 Fo方向相反，方向向左.借題發揮(1)當外電場、導體在電場中的位置或導體的形狀發生變化時：感應電荷的分布會迅速變化，很快達到新的平衡.(2)靜電平衡時，感應電荷產生的電場與外電場在導體內部的合場強為零.針對訓練 如圖 4 所示，點電荷 A 和 B 帶電荷量分別為 3.0X10_8C 和2.4X10“C，彼此 相距 6cm.若在兩點電荷連線中點 O 處放一個半徑為 1cm 的金屬球殼，求球殼感應電荷在該中點處產生的電場強度+Jl-?1A0yD圖 4答案5.4X105N

8、/C方向由 O 指向 A解析 + qi在 O 點的場強大小為Ei= k-q-= 3X105N/C，方向由 O 指向 B; q2在 O 點的ld22由靜電平衡條件知E3= Ei+ E2= 5.4XO5N/C,方向由 O 指向 A.三、靜電屏蔽的理解及應用靜電屏蔽的兩種情況屏敝外電場屏敝內電場圖示實現過程因場源電荷產生的電場與導體球殼表面 上感應電荷在空腔內的合場強為零，達到靜電平衡狀態，起到屏蔽外電場的作用當空腔外部接地時，外表面的感應電荷因 接地將傳給地球，外部電場消失，起到屏 蔽內電場的作用最終結論導體內空腔不受外界電荷影響接地導體空腔外部不受內部電荷影響本質靜電感應與靜電平衡【例 3】如圖

9、 5 所示，把原來不帶電的金屬殼B 的外表面接地，將一帶正電的小球A 從小孔中放入球殼內，但不與 B 發生接觸，達到靜電平衡狀態后，則（）場強大小為E2=吃=2.4X105N/C，方向由22O 指向 B;設感應電荷在O 點的場強為 E3,A.B 的空腔內電場強度為零圖 5B. B 不帶電C. B 的外表面帶正電D. B 的內表面帶負電解析 因為金屬殼的外表面接地， 所以外表面無感應電荷， 只有內表面有感應電荷分布， 且 由于 A 帶正電，貝 U B 的內表面帶負電，D 對，B、C 錯；B 的空腔內有帶正電的小球 A 產生 的電場和金屬殼內表面感應電荷產生的電場，由電場疊加知，電場線的方向由 A

10、 指向 B,所以空腔內電場強度不為零， A 錯答案 D戸對點練習全 鞏固上應用反遙_電場強度的疊加1.N(N1)個電荷量均為 q(q0)的帶電小球，均勻分布在半徑為 R 的圓周上，示意圖如圖 6 所 示，若移去位于圓周上 P 點的一個小球，則圓心 0 點處的電場強度大小為 _，方向_(已知靜電力常量為 k)O oOOo0O“oOo0O o O圖 6答案 R2沿OP指向P點解析 根據對稱性可知，均勻分布在半徑為 R 的圓周上帶電小球在圓心 0 處的合場強 E= 0, 那么移去位于圓周上 P 點的一個小球后，圓心 0 處的場強與 P 電荷在圓心 0 處產生的場強 大小相等、方向相反，即大小為器，方向沿 0P 指向 P 點靜電平衡和靜電屏蔽2圖 7 中接地金屬球 A 的半徑為 R,球外點電荷的電荷量為 Q,至吐求心的距離為 r.該點電荷C.OD.kr2答案 D解析Q 在球心處產生的場強大小E = kQ2,球心處合場強為零，故感應電場的場強E = EA .在 B 的外表面無感應電荷B .在 B 的內表面將帶上正電荷C.驗電器的金屬箔片將張開D .驗電器的金屬箔片不張開 答案 D解析 靜電平衡時，B 的