1、第4节 电场中的导体,一、场强叠加原理,如果有几个点电荷同时存在，根据场强的定义和库仑力的叠加性，可知电场中任一点的电场强度等于这几个点电荷_在该点产生的电场强度的_，这个结论叫做场强叠加原理。,二、静电平衡和静电屏蔽,1.静电平衡：导体中(包括表面上)没有电荷定向_的状态叫做静电平衡。,各自,矢量和,移动,特点：(1)导体内部场强_。(2)导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直。(3)净电荷只分布在导体的_。,2.静电屏蔽：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。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
2、穿屏蔽服等，都是利用_消除外电场的影响。,处处为零,外表面上,静电平衡,外部电场,静电屏蔽,1.场强叠加的适用条件：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，都遵从平行四边形定则。 2.某点场强的叠加：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。场强的叠加遵循平行四边形定则，如图2甲所示。,场强的叠加原理,要点归纳,图 2,4.两等量点电荷的电场的场强,精典示例,例1 如图3所示，真空中，带电荷量分别为Q和Q的点电荷A、B相距r，则：,图3,(1)点电荷A、B在中点O产生的场强分别为多大？方向如何？ (2)两点电荷连线的中点O的场强
3、为多大？ (3)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？,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。,1.静电平衡的实质：金属导体放到场强为E0的电场中，金属中的自由电荷在静电力作用下定向移动，导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小。当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，合场强为零时，自由电荷的定向移动停止。,对静电平衡的理解,要点归纳,2.对静电平衡的三点理解,(
4、1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。 (2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 (3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零，是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E的合场强为零，EE。,精典示例,例2 如图4所示，一个不带电的表面绝缘的导体P正在向带正电的小球Q缓慢靠近，但不接触，也没有发生放电现象，则下列说法中正确的是( ),图4,A.B端的感应电荷为负电荷 B.导体P内部场强越来越大 C.导体上的感应电荷在C点产生的场强始终小于在B点产生的场强 D.导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强,解析 导体P处在正电荷的
5、电场中，由于静电感应现象，导体的右端B带正电荷，导体的左端C带负电荷，故选项A错误；处于静电平衡的导体内部场强为零，故选项B错误；导体上C点和B点的电场由导体上的感应电荷产生的电场和带正电的小球Q产生的电场叠加的结果，并且为0，带正电的小球Q在C点的场强大于B点的场强，所以导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强，故选项C错误，D正确。,答案 D,如果,(1)静电平衡时，外电场E0和感应电荷产生的附加电场E大小相等、方向相反，导体内各位置的合场强为零，自由电荷所受合力为零。 (2)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。 (3)金属导体建
6、立静电平衡的时间是非常短暂的。,针对训练1 一金属球，原来不带电。现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图5所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比( ),图5,A.Ea最大 B.Eb最大 C.Ec最大 D.EaEbEc,解析 处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的合场强都为零。静电平衡的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN在这一点形成的电场的场强等大反向，比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN的电场在这三点的场强，由于c点离M
7、N最近，故MN的电场在c点的场强最大，感应电荷电场在c点的场强也最大，故选项C正确。,答案 C,1.静电屏蔽的实质：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，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已。,静电屏蔽的理解及应用,要点归纳,2.静电屏蔽的两种情况,3.应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用到科学技术工作中。例如，电子仪器设备外面的金属罩，通讯电缆外面包的铅皮等，都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。,精典示例,例3 (多选)(2017济宁高二检测)如图6所示，一个不带电的导体球N，置于
8、空心导体球M附近，现将另一个带电荷量为Q的金属球放于空腔导体M内，则( ),图6,A.若M接地，N上无感应电荷 B.若M不接地，且M原来不带电，N上无感应电荷 C.若M不接地，且M原来不带电，N上有感应电荷 D.若M不接地，且M原来带电，N上一定有感应电荷,解析 若M接地，空心导体球M外没有电场，N上无感应电荷，A正确；若M不接地，且M原来不带电，则空心球M外有电场，N上有感应电荷，B错误，C正确；若M不接地，且M原来带电，由于Q的放入，可能使空腔电荷集聚于内表面，则N上可能有感应电荷，也可能没有感应电荷，D错误。,答案 AC,例4 如图7所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则( ),图7,A.B的空腔内电场强度为零 B.B不带电 C.B的外表面带正电 D.B的内表面带负电,解析 因为金属壳的外表面接地，所以外表面没有感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，B的内表面带负电，D正确，B、C错误；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，所以空腔内电场强度不为零，A错误。,答案 D,(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。,
