《電場中的導體》導學案ppt課件.ppt

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1、課時1.4電場中的導體1.如果有幾個點電荷同時存在,根據(jù)場強的定義和庫侖力的可疊加性,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(chǎn)生的電場強度的①_______,這個結論叫做場強疊加原理。有了場強疊加原理,如果電荷的②_______已知,就可以根據(jù)點電荷的場強公式,求出電場中各點的電場強度。電場具有可疊加性,這是電場這種特殊物質與平常所說的實體物質的一個重要區(qū)別。從電場的③___________可知,幾個電場可以同時占據(jù)同一個④_______,而實物的分子或原子所占據(jù)的空間則不能為另一個分子或原子所占據(jù)。2.物理學中將導體中沒有電荷定向移動的狀態(tài)叫

2、做⑤_________。處于靜電平衡狀態(tài)的導體,內部電場強度⑥____________;處于靜電平衡狀態(tài)的導體,電荷只分布在導體的⑦__________。矢量和分布可疊加性空間靜電平衡外表面上處處為零3.如果導體是中空的,當它達到靜電平衡時,內部也將沒有電場,這樣導體的外殼就會對它的內部起到“保護”,作用,使它的內部不受⑧___________的影響,這種現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。靜電屏蔽不但可以使金屬殼⑨_______不受外部電場的影響,還可以通過用⑩_____________的方法隔離內部帶電體對外界的影響。內部外部電場金屬殼接地主題1:場強疊加原理情景:如圖所

3、示,如果在空間某區(qū)域有幾個點電荷同時存在,它們產(chǎn)生的電場就相互疊加,形成合電場,這時某點的場強等于各個電荷單獨存在時在該點產(chǎn)生的場強的矢量和。問題:場強的疊加原理對于場強的計算非常重要,閱讀課本第21頁“場強疊加原理”內容,談談你是怎樣理解電場的疊加的。解答:對于合場強的計算有兩點認識,首先場強是矢量,故欲求出各個電荷在某點受電場力的矢量和需用平行四邊形法則;其次,各個電荷產(chǎn)生的電場是獨立的、互不影響的。利用電場的疊加原理,理論上可計算任意帶電體在任意點的場強。通過電場具有可疊加性,對電場這種物質又具有了新的認識。幾個電場可以同時占據(jù)同一個空間,這是電場這種

4、特殊物質與平常所說的實體物質的一個重要區(qū)別。主題2:靜電平衡情景:金屬導體內的自由電荷在沒有電場影響時,做無規(guī)則熱運動,如圖甲所示;將不帶電的導體置于電場中時,導體中的自由電荷受力,發(fā)生定向移動,從而重新分布。重新分布的電荷在導體內產(chǎn)生一個與原電場反向的電場,阻礙電荷定向移動,該電場與外電場疊加,使導體內部的電場減弱,如圖乙所示;只要內部場強不為零,導體兩面的正負電荷便繼續(xù)增加,導體的內部電場就會繼續(xù)削弱,直至導體內部的合場強都等于零的時候為止,這時導體內自由電子不再發(fā)生定向移動。此時導體處于靜電平衡狀態(tài),如圖丙所示。問題:閱讀課本第22頁“靜電平衡與靜電屏

5、蔽”內容,結合上述情景,談談處于靜電平衡狀態(tài)的導體有何特點?為什么?解答:處于靜電平衡的導體具有以下特點:(1)導體內部任意一點的電場強度等于零。因為,如果有一點場強不為零,該點的自由電子就要在電場力的作用下做宏觀運動,于是就不是靜電平衡。(2)導體表面上任一點的場強必定垂直于導體表面。這是因為,如果不垂直于導體表面,則可將電場強度分解成一個法向分量和一個切向分量,導體表面的電荷將在場強切向分量的作用下移動,這又是和靜電平衡相矛盾的。(3)在靜電平衡條件下,電荷都分布在導體的表面上,導體內部任一小體積元內的凈電荷等于零。這是必然的,因為,如果導體內部有凈電荷

6、,這些電荷周圍有靜電場,這就和導體在電場中達到靜電平衡時其內部任一點場強等于零的結論相矛盾。主題3:靜電屏蔽情景:由導體靜電平衡的條件和特點可知,導體在電場中達到靜電平衡后,導體內部任何點的場強均為零。所以,導體外部的電場線只能終止(或起始)于導體表面,并和導體表面垂直,不能穿過導體進入內部。也就是說,空腔導體內部的物體不會受到外部電場的影響?？涨粚w使其內部不受外電場影響的性質叫靜電屏蔽?？涨粚w的這個作用,在很多領域有廣泛的應用,例如許多無線電元器件都要裝在金屬殼里,一些精密電子儀器需要安裝在金屬房里。問題:閱讀課本第22頁“靜電平衡與靜電屏蔽”內容,談

7、談用做靜電屏蔽的空腔導體在接地和不接地兩種情況下有何不同?解答:如果空腔導體不接地,雖然可以屏蔽外電場,但當空腔內有電荷存在(凈電荷不為零)時,空腔導體內部的電荷會在導體外部激發(fā)電場。當導體接地時,不僅導體外部的電場對空腔內部無影響,而且導體內部的電荷對導體外部空間也無影響,這也是一種靜電屏蔽。這是接地導體對其內部電荷的屏蔽。知識鏈接:接地的空心導體還可以屏蔽其內部的電場,使其不對外部空間產(chǎn)生影響。主題4:關于靜電平衡與靜電屏蔽的兩個小實驗情景:(1)法拉第圓筒實驗:取兩個驗電器A和B,B上裝一個金屬圓筒C(法拉第圓筒),用起電機使法拉第圓筒帶電后,驗電器B

8、的箔片張開,用帶有絕緣柄的金屬小球d跟C的外部接觸,