1.3.2專題：靜電平衡
【教學三維目標】 1.知道靜電感應產生的原因，理解什么是靜電平衡狀態(tài) 2.理解靜電平衡時，凈電荷只分布在導體表面且內部場強處處為零 3.知道靜電屏蔽及其應用 【重點難點】 靜電平衡狀態(tài) 電場中導體的特點 【教學方法】 推理歸納法、問題解決法、實驗法 【教具準備】 驗電器、法拉第圓筒、有絕緣柄的金屬球一個、金屬網罩、收音機、感應起電機、導線若干
【教學過程】
(一)復習提問 1、什么是靜電感應現象？ 2、靜電感應現象的實質是什么？ 3、在靜電感應時用手摸一下導體，再移走源電荷，則導體帶什么電？ + － － ＋ ＋ ＋ －
若將導體接地則情況如何？左端接地呢？ (二)新課教學 一、電場中的導體 1、 金屬導體的特征： 由做熱振動的正離子和做無規(guī)則熱運動的自由電子組成 2、 靜電感應現象 + － － ＋ ＋ ＋ －
問題：在源電荷的電場中引入金屬導體后會對空間各點的場強有影響嗎？ 是什么作用使金屬內的電子定向移動的？此移動一直進行嗎？ 金屬導體內部有電場嗎？ 答：使空間電場重新分布 源電荷的電場使導體內部自由電子定向移動 靜電平衡狀態(tài)：導體（包括表面）中沒有電荷定向移動時的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài) 4、靜電平衡狀態(tài)下導體的特點： ⑴內部場強處處為零（不為0則自由電子將繼續(xù)移動直至合場強為0） ⑵導體中沒有自由電荷定向移動 ⑶凈電荷分布在導體表面 實驗證明：法拉第圓筒實驗 ⑷導體表面附近電場線與表面垂直 理論證明：中性導體帶電后，由于同種電荷相互排斥，凈電荷只能分布在表面 反證法：若內部有自由電荷，則內部場強不為0，導體就不是處于靜電平衡狀態(tài) + － － ＋ ＋ ＋ － 5、靜電平衡時導體周圍電場分布： 上圖空間實際電場分布，不會出現虛線電場線 二、靜電屏蔽 1、 + ＿ ＿ ＿ ＋ ＋ ＋ 空腔導體的特點： 凈電荷只分布在外表面，內表面不帶電，空腔內沒有電場 2、 + 靜電屏蔽 +
外部電場對內部儀器沒有影響 若將源電荷置于空腔內，則外對內沒有影響，但內對外有影響 實驗演示：將收音機置于金屬網罩內則聲音大小減小 +
若將球殼接地，則內外各不影響 3、 應用 電學儀器和電子設備外面套有金屬罩 通信電纜版面包一層鉛皮 高壓帶電作業(yè)人員穿金屬網衣 通訊工具在鋼筋結構房屋中接收信號弱 (三)鞏固練習 + a b c 例1：如圖所示，在一個原來不帶電的金屬導體殼的球心處放一正電荷，試分析a、b、c三點的場強： a.ea≠0 ，eb=0 ，ec=0 b.ea≠0 ，eb≠0 ，ec=0 c.ea≠0 ，eb≠0 ，ec≠0 d.ea=0 ，eb≠0 ，ec=0 例2：如圖所示，a、b是兩個架在絕緣支座上的金屬球，都不帶電，中間用導線連接，現用一帶正電的小球c靠近b，用手摸一下b球，再撤去導線，然后移走c球，則a、b帶電情況： a b + c a.a球帶正電，b球帶負電