私塾国际学府学科教师辅导教案
学员编号：sszk 年级：高一年级课时数：3课时学员姓名：范书凡辅导科目: 物理学科教师：王浩彬授课主题静电屏蔽
教学目的1、了解导体导电机制、静电平衡状态、静电感应现象；
2、理解电场中处于静电平衡状态下导体的特点；
3、了解静电屏蔽现象及其应用
教学重点静电平衡的原理
授课日期及时段2016-8-4 19:00-21:00
【基础知识巩固】
【要点梳理】
1. 静电感应现象及静电平衡
（1）现象解释：将呈电中性状态的金属导体放入场强为E
的静电场中，导体内自由电子便
受到与场强E
方向相反的电场力作用，除了做无规则热运动，自由电子还要向电场玩的反方向作定向移动，图1—4一l（a）所示，并在导体的一个侧面集结，使该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现“过剩”的等量的正电荷图l一4—1（b）所示。
在电场中的导体沿着电场强度方向两个端面出现等量异种电荷，这种现象叫做静
电感应。
（2）导体静电平衡条件：E
内
=0
由于静电感应，在导体两侧出现等量异种电荷，在导体内部形成与场强E
向的场强E'，在
导体内任一点的场强可表示为E
内=E
+E′。
因附加电场E′与外电场E
方向相反，叠加的结果削弱了导体内部的电场，随着导体两侧感
应电荷继续增加，附加电场E′增强，合场强E
内将逐渐减小。
当E
内
=0时，自由电子的定向运
动也停止了。
如图1—4—1（c）。
说明：
①导体静电平衡后内部场强处处为零，是指电场强度E
，与导体两端感应电荷产生的场强E′的合场强为零。
②金属导体建立静电平衡状态的时间是短暂的。
③静电平衡时，电荷在导体表面的分布往往是不均匀的，越是尖锐的地方，电荷分布越密，
附近电场强度越大。
（3）导体静电平衡时，有如下特点：
①导体内部处处场强为零。
假设内部场强不为零，那么自由电荷必定受到电场力的作用，在电场力的作用下发生定向移动，说明导体尚未达到静电平衡．导体内部场强为零，是外加电
场E
0与感应电荷产生的电场E′相互叠加的结果，即E
+ E′=0 （E′与E
大小相等，方向相反）。
②导体表面处场强与表面垂直，假如不是这样，场强就有一个沿导体表面的分量，导体上
的自由电荷就会发生定向移动，这就不是平衡状态了。
③电荷只分布在导体表面外。
因为导体内部的场强处处为零，导体内部就不可能有未被抵消的电荷。
假如内部某处有静电荷，在它附近的场强就不可能为零。
例1如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，试分析A、B、C三点的场强() A．E A≠0，E B＝0，E C＝0
B．E A≠0，E B≠0，E C＝0
C．E A≠0，E B≠0，E C≠0
D．E A＝0，E B≠0，E C＝0
2. 静电屏蔽
处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。
因此，可以利用金属外壳或者金属网封闭某个区域，使得该区域不受外部电场的影响，这一现象叫做静电屏蔽。
静电屏蔽包括两种情况：
（1）金属壳内部不受外部影响
如图l—4—2（a）图所示，使带电的金属球靠近验电器，由于静电感应，验电器的箔片张开，这表示验电器受到了外电场的影响。
如果事先用金属网罩把验电器罩住，如图1—4—2（b）图所示，验电器的箔片就不张开，即使把验电器和金属网罩连接起来，箔片也不张开。
这表明金属网罩能把外电场挡住，使罩内不受外电场的影响。
（2）接地得封闭导体壳，内部电场对外部没影响。
如一封闭的争体壳内部空间某点有一点电荷+q。
由于静电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷。
其电场线如图1—4—3（a）所示，当把导体壳接地后，+q在壳内的电场对壳外空问就没有影响了，如图l一4—3（b）所示。
我们可以这样理解这一现象：
当壳内有+q电荷时，壳内空间有电场。
其电场线由+q出发，应终止于负电荷，故壳内壁就感应出负电荷，因+q不在球壳中心，而电场线要与处于静电平衡的导体表面垂直。
故壳内的电场线就如图1—4—3（a）所示，每条都与内表面垂直。
球壳外壁出现等量的正电荷，这些正电荷也要在周围空间产生电场，其电场线都由这些正电荷出发。
而电场线又要与球壳表面垂直，只有沿半径方向的射线才与球壳表面垂直，故这些电场线就好像从球心发出的一样，均匀地向四周射出。
从而导致壳外表面感应的正电荷均匀地分布在壳外表面。
就表现出图1—4—3（a）所示的情况，若+q置于球心，则球壳对+q在壳外电场无影响。
当把球壳接地后，壳外表面感应的正电荷在电场力作用下流入大地（实际是大地的电子在电场力作用下通过接地的导线流到壳面上与壳外表面的正电荷中和），使球壳外表面没有电荷，壳外空间就没有电场了。
壳内+q的电场没受到任何影响。
这样就出现图1—4—3（b）所示的情况。
3. 解与电场中的导体有关的问题的方法
解与电场中的导体有关的问题时，要考虑电场中的导体静电平衡时，导体内部场强为零，导体是等势体，导体表面是等势面，表面场强垂直表面，导体带电，电荷分布在外表面，还应该根据导体中电荷受力情况和电势因素进行综合考虑
[例1] 如图l一4—4所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q，a、b点是金属板右侧表面附近的两点，其中a到+Q的距离较小。
下列说法正确的是（）
A. 由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电
B. 由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电
C. 整个导体，包括表面上的a、b点，是一个等势体，且电势等于零
D. a、b两点的电场强度不为零，且a、b两点场强方向相同，但a点的场强比b点的场强要强（大）一些[例2] 长为l的导体棒原来不带电，现将一带电量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图l—4—6所示。
当
棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小等于，方向为。
电容器
要点一、电容器
1、构造：任何两个彼此绝缘又相隔很近的导体都可以看成一个电容器（电容器中将两片锡箔纸作为电容器的两个极板，两个极板非常靠近，中间的绝缘层用薄绝缘纸充当，分别用两根导线连接两极．这就是电容器的结构）。
2、电容器的充电、放电：
[实验演示1]：把电容器的一个极板与电池组的正极相连，另一个极板与负极相连，两个极板上就分别带上了等量的异种电荷。
这个过程叫做充电。
现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的充电电流。
充电后，切断与电源的联系，两个极板间有电场存在，充电过程中由电源获得的电能贮存在电场中，称为电场能。
[实验演示2]：把充电后的电容器的两个极板接通，两极板上的电荷互相中和，电容器就不带电了，这个过程叫放电。
现象：从灵敏电流计可以观察到短暂的放电电流。
放电后，两极板间不存在电场，电场能转化为其他形式的能量。
思考：电容器在充、放电的过程中的能量转化关系是什么?
充电——带电量Q增加，板间电压U增加，板间场强E增加，电能转化为电场能
放电——带电量Q减少，板间电压U减少，板间场强E减少，电场能转化为电能
思考：电容器可以充入的电量是无限的么？如何描述电容器容纳电荷的本领？
要点二、电容
1、说明：对于给定电容器，相当于给定柱形水容器，C（类比于横截面积）不变。
这是量度式，不是关系式。
在C一定情况下，Q=CU，Q正比于U。
2、定义：电容器所带的电量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容
器的电容。