1、第4节电场中的导体,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3了解静电屏蔽，知道静电屏蔽的实际应用4学习科学家为科学而献身的精神，有将科学服务于人类的意识.,各自在该点产生的电场强度,平行四边形,二、静电平衡与静电屏蔽1静电感应现象,定向移动,处处为零,垂直,外表面上,静电平衡,外部电场,静电屏蔽,一、静电平衡的理解及应用1静电平衡实质(1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷
2、的定向移动停止(2)静电平衡时，导体内存在两个电场：外电场E0和感应电荷在导体内部产生的附加电场E，在导体内部各位置，附加电场E与外电场E0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零,2静电平衡问题的处理方法(1)解静电平衡问题可依静电平衡状态导体的特征即导体内部场强为零，导体是等势体，导体表面是等势面，导体表面场强方向垂直于导体表面，导体带电，电荷分布在导体外表面等进行分析(2)静电平衡状态下导体带电的分析方法在处理具体问题时，往往感到不能灵活运用，可以用“远近观”及“整体观”的观点来处理这类问题,“远近观”是指：处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近和较远的两端感应
3、出等量的异种电荷，而导体的中间部分因感应电荷较少，可认为无感应电荷产生，如图141所示“整体观”是指：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，再用“远近观”判断它们的带电情况，如有些问题所提到的“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,不要认为导体内部没有电荷，用导线连接带电体内部时，小球Q就不带电，其实连接后就已成为一个整体，故小球通过导线得到了电荷，如图142所示,二、静电屏蔽的理解及应用1静电屏蔽实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用
4、，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已,2静电屏蔽的两种情况(1)导体外部的电场影响不到导体内部静电屏蔽的本质是静电感应，导体外面的电场不影响导体内部，是因为外电场与导体表面的感应电荷在导体内部任一点的场强叠加后合场强为零如图143所示，把验电器靠近带电体，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内，再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩内不受外电场的影响,(2)接地导体的内部电场影响不到导体外部接地导体的内部电场不影响导体外部，是因为导体外部的感应电荷都被排斥入地，在只有施感电荷和内壁感应出的异种电荷的情况下，两部分电荷在导体外部任何一点的场强叠加后合场强为零,如图144甲所示，如果一封闭的导
5、体球壳内部空间有一点电荷q.由于静电感应，导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷，其电场线分布如图甲所示；当把导体球壳接地后，q在壳内的电场对外部空间就没有影响了，此时的电场线分布如图乙所示,【典例1】 如图145所示，在水平面上相距为2d的A和B两点上固定着等量异种的两个点电荷，电荷量分别为Q和Q.在AB连线的中垂线上取一点P，垂足为O，PAO，则P点的场强的大小和方向为(),借题发挥电场强度是矢量，合成时遵循矢量运算法则(平行四边形定则或三角形定则)，常用的方法有图解法、解析法、正交分解法等；对于同一直线上电场强度的合成，可先规定正方向，进而把矢量运算转化成代数运算,【变式1】 如图146所
6、示，真空中带电荷量分别为Q和Q的点电荷A、B相距r，则：(1)两点电荷连线的中点O的场强多大？(2)在两点电荷连线的中垂线上，距A、B两点都为r的O点的场强如何？,【典例2】 如图147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？,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借题发挥对于静电平衡的导体，要正确理解其特
7、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,【变式2】 如图148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？(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,【典例3】 如图149所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电源时，金属管内空气电离，电离出的电子在电场力的作用下运动，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电荷，因而煤粉被吸
8、附到管壁上，排出的烟就清洁了，就此示意图，下列说法正确的是()AN接电源的正极BM接电源的正极C电场强度EBEAD电场强度EBEA,解析电子附在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附在管壁上，说明管壁带正电荷，N接电源正极将金属棒与金属管壁看做电容器，则其内部电场线分布情况如右图所示由图可知金属棒附近的B点处电场线较密，而靠近金属管壁的A点处电场线较疏，故B处电场强度比A处电场强度大，即EBEA.答案AC借题发挥认真审题，挖掘隐含条件是分析解决问题的重要技能,【变式3】 在下列措施中，能将产生的静电尽快导走的是()A飞机轮子上搭地线B印染车间保持湿度C复印图片D电工钳柄装有绝缘套,解析飞机在飞
9、行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量静电荷，降落时会对地面人员带来危害及火灾隐患，因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电，采取的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎；在印染工作车间也同样容易产生静电，静电会给车间带来火灾隐患，为防止火灾发生，其中安全措施之一就是车间保持湿度，从而通过湿润的空气及时导走静电；在复印图片环节中，刚好需要应用静电；电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保护电工的安全答案AB,电场叠加原理1如图1410所示，A、B、C三点为一直角三角形的三个顶点，B30，现在A、B两点放置两点电荷qA、qB，测得C点电场强度的方向与AB平行，则qA带_电，qA：qB_.,静电平衡问题
10、2.有一接地的导体球壳，如图1411所示，球心O处放一点电荷q，达到静电平衡时，则()Aq的电量变化时，壳外电场随之改变Bq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Dq与壳内表面的电荷在壳外的合场强为零,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,静电平蔽的应用3(山东烟台高二检测)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是()A铜丝编织的衣服不易拉破B电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零C电工
11、被铜丝衣服所包裹，使体内电场强度为零D铜线电阻小，能对人体起到保护作用,解析高压线路的检修人员在进行高压作业时，要穿上用金属丝网制成的高压作业服，相当于把人体用金属网罩起来这样，外部电场就不会影响到人体，从而避免了感应电场对人体的伤害故选项C正确答案C,单击此处进入 活页规范训练,静电场力的性质的描述一、关于电场强度对电场的描述问题1电场强度的两个公式,2.电场强度的叠加：电场强度是矢量，其方向规定为正电荷受静电力的方向如果空间几个电场叠加，则空间某点的电场强度为各电场在该点电场强度的矢量和，应据矢量合成法则平行四边形定则合成；当各场强方向在同一直线上时，选定正方向后作代数运算合成3电场的形象
12、描绘电场线：由电场线的“疏”和“密”可知道电场的“强”和“弱”，由该点的切线方向可知道电场强度的方向，并进一步推知电荷的受力情况和运动情况,【典例1】 如图1所示，两等量异号的点电荷相距为2a，M与两点电荷共线，N位于两点电荷连线的中垂线上，两点电荷连线中点到M和N的距离都为L，且La.则两点电荷的合电场在M和N点的强度()A大小之比为2，方向相反B大小之比为1，方向相反C大小均与a成正比，方向相反D大小均与L的平方成反比，方向相互垂直,答案AC借题发挥(1)当两个电荷同时存在时，某点的场强等于每个电荷单独存在时产生电场的场强矢量和(2)近似处理的方法是物理问题中常用的方法,二、静电力与平衡知
13、识综合1同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引库仑力实质上就是电场力，与重力、弹力一样，它也是一种基本力注意力学规律的应用及受力分析2明确带电粒子在电场中的平衡问题，实际上属于力学平衡问题，其中仅多了一个电场力而已3求解这类问题时，需应用有关力的平衡知识，在正确的受力分析的基础上，运用平行四边形定则、三角形定则或建立平面直角坐标系，应用共点力作用下物体的平衡条件、灵活(如合成分解法，矢量图解法、相似三角形法、整体法等)去解决,注意(1)受力分析时只分析性质力，不分析效果力；只分析外力，不分析内力(2)平衡条件的灵活应用,【典例2】 如图2所示，在一电场强度沿纸面方向的匀强电场中，用一绝缘丝线系一带
14、电小球，小球的质量为m，电荷量为q，为了保证当丝线与竖直方向的夹角为60时，小球处于平衡状态，则匀强电场的场强大小可能为(),借题发挥本题考查了三力作用下的物体平衡问题通过矢量图解法求得场强E的最小值，便可迅速求得场强E的大小和方向,三、静电力与圆周运动知识综合问题这类问题的处理方法跟力学中的问题相同，处理时要明确电场力的特点，明确向心力来源，灵活应用等效法，叠加法分析解决问题,【典例3】 如图3所示，光滑绝缘水平轨道AB与半径为R的光滑绝缘圆形轨道BCD平滑连接，圆形轨道竖直放置，空间存在水平向右的匀强电场，场强为E.今有一质量为m的带电荷量为q的滑块，所受电场力大小等于重力，滑块在A点由静止释放，若它能沿圆轨道运动到与圆心等高的D点，则AB至少为多长？,借题发挥本题解题过程中把重力场与电场的复合场类比重力场，用“等效”的方法找出滑块在圆周上的“等效最高点O”，然后应用重力和电场力做功与路径无关的特点，全程由动能定理列方程，使解题思路明确，书写简捷,
