高考物理 核心要点突破系列 第13章 第四节《静电屏蔽》课件 新人教选修31

1、第四节静电屏蔽目标概览学习目标：1.知道静电感应产生的原因，知道什么是静电平衡状态2知道静电平衡的导体内部场强处处为零3知道静电屏蔽及应用重点难点：1.重点：处于静电平衡状态的导体特点2难点：静电平衡的原因学法指导：利用电荷只受电场力会发生运动及场强叠加的特点，理解静电平衡的特点第四节静电屏蔽课堂互动讲练随堂达标自测课时活页训练基础知识梳理核心要点突破基础知识梳理一、静电平衡状态1处于电场中导体的静电感应过程：把金属导体放在电场中，导体内部的_受到电场力的作用，向电场的_做定向的移动，结果会使导体的两端分别出现_，这种现象叫做静电感应自由电子反方向正、负电荷提示(1)处于静电平衡的导体，净电荷

2、为什么只能分布在表面，而内部没有电荷？(2)静电平衡导体表面的场强等于零吗？2静电平衡状态：导体中(包括表面)_ 的状态，叫做静电平衡状态3处于静电平衡状态下导体的特点：处于静电平衡状态的导体，内部的场强_4处于静电平衡的导体内部尽管没有电荷定向移动，但仍有电荷在运动处处为零没有电荷定向移动【思考提示】 (1)因为处于静电平衡状态的导体内部场强为零，所以内部没有净电荷(2)表面有净电荷，所以表面场强不等于零二、静电屏蔽1静电屏蔽：导体壳可以保护它所包围的区域,使这个区域不受_的影响，这种现象叫做静电屏蔽2静电屏蔽的应用：有的电学仪器和电子设备外面套有_，有的通信电缆的外面包一层金属网，都是用来

3、_，起屏蔽作用的外电场金属壳保护内部不受外电场作用核心要点突破一、静电感应1现象的产生当金属导体处于电场E0中时，导体内的自由电子便受电场力eE0而沿E0的反向运动(正电荷即原子核也受电场力，只是它不能自由移动而已)从而使导体内的电荷分布不均衡，一端聚集了正电荷，而另一端聚集了等量的负电荷，这种现象就叫静电感应2静电感应的结果静电平衡静电感应出现在导体两端的多余电荷叫感应电荷感应电荷也要产生电场E，它与外电场E0方向相反，二者在导体内叠加后，使导体内的总电场E内减弱；随着静电感应的持续进行，导体两端的电荷继续增加，E随之增大，使合电场E内越来越小，最终变为零即E内0，此时导体内的电荷不再受电场

4、力作用，定向移动终止，达到平衡,这就是静电平衡导体中的自由电子在外界电场的作用下重新分布，最终达到静电平衡状态，其过程可以概括如下：外加电场E 自由电子受力自由电子定向移动导体两侧聚集等量异种电荷形成附加场强EE和E等大反向，内部合场强为零自由电子不再定向移动静电平衡特别提醒1不能将“导体内部场强为零”误解为“导体内部无电场”，实际上导体内部既有外电场，又有感应电荷形成的电场，只是它们叠加之后使导体内部合场强为零2金属导体达到静电平衡状态的时间是非常短暂的二、处于静电平衡状态的导体1导体表面的电荷分布往往是不均匀的，越尖的地方，电荷密度越大，附近的电场越强2处于静电平衡状态时，导体中(包括表面

5、)没有电荷定向移动3内部场强处处为零4净电荷分布在导体的外表面上5电场线垂直于导体的外表面解析：选D.本题主要考查对静电平衡状态的理解达到静电平衡时，导体为等势体，电场线与导体表面垂直，故D错，其他几个选项都正确三、对静电屏蔽的理解1导体壳对外部电场的屏蔽如图1341甲所示，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导体壳把验电器罩住，如图1341乙所示，验电器的箔片就不张开，即使把验电器和导体壳连接起来，箔片也不张开这表明导体壳能把外电场挡住，使罩内不受外电场的影响，即导体壳屏蔽了外部电场图13412导体壳对内部电场的屏蔽如一封闭的导体

6、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1342甲所示，当把导体壳接地后，q在壳内的电场对壳外空间就没有影响了，如图1342乙所示图1342由以上两种情况可知：静电屏蔽不是金属罩把电场挡住，而是金属罩感应电荷的电场与原电场叠加，合场强为零特别提醒1(网)外不影响(网)内；2(网)接地，(网)内不影响(网)外四、正确理解电场中的导体接地问题图1343在静电场中，关于金属导体接地的问题是一个常见但又难以理解的问题如图1343所示,带正电荷的导体P附近放有一个不带电的金属导体M，由于静电感应，在金属导体M的左端A和右端B分别感应出等量的负电荷和正电荷

7、1无论金属导体何处接地，电子都从大地流向导体M而且右端B不带电地球是一个大导体，无论金属导体M上何处接地，都可以把地球和M看成是一个导体(如图1344所示的虚线框)这个导体距P的近端仍在M的左端A处，远端在地球的另一端C，其余部分为导体的中部或内部当这个大导体重新处于静电平衡状态时，在距P近端A处感应出与导体P异种的负电荷，在距P远端C处感应出与导体P同种的正电荷，即电子从大地流向金属导体M，而导体的其余部分没有净电荷，故导体右端B处没有净电荷图13442接地导线断开后再接地时导线中没有电流即导体的电荷分布不再变化根据上面的分析可知，M接地时，由于大地C处的感应正电荷在M内任何一点产生的电场强

8、度为零，而且M内部任何一点场强为零，所以接地导线断开后，M内部任何一点场强仍然为零，电荷分布不发生变化，当再接地时导线中没有电流即使应用2.有一接地的导体球壳，如图1345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图1345解析：选D.壳外电场由壳外带电体和壳外表面上的电荷所决定当导体球壳接地时，壳与大地等电势，壳内点电荷在壳外表面所产生的感应电荷流入大地(严格地说是壳与大地构成一个大导体，壳内点电荷在壳外表面产生的感应电荷分布在整个大导体的外表面，

9、因球壳的半径远小于地球的半径,故球壳外表面分配到的电荷可忽略不)这时球壳外表面的电荷仅由壳外带电体的感应而带电，而不受壳内点电荷的影响，即所谓“接地导体壳外部的电场不受壳内点电荷的影响”但是，这句话并不是说壳内点电荷不在壳外产生电场，而是壳内点电荷与壳内表面的感应电荷在壳内壁以外(包含导体壳层)任一点的合场强为零因此，本题应是q与球壳内表面上的感应电荷q在壳外的合场强为零如图1346所示，Q是一个绝缘金属导体，一个带正电的绝缘金属球P靠近Q，由于静电感应，Q的A端电荷量大小为qA，B端电荷量大小为qB，则()课堂互动讲练对静电感应现象的认识例1图1346A用手接触一下Q的A端，拿走P后Q带正电

10、B用手接触一下Q的B端，拿走P后Q带负电C导体Q上，qAqBD导体Q上，qAqB【解析】由于静电感应，离金属球P近的A端将感应出负电荷，电荷量大小为qA，离金属球P远的B端将感应出等量大小的qB，因而D选项正确用手接触一下Q的任一部分时，人、Q和大地构成一个新导体，整个Q看成近端，而地球的另一侧是远端，A端带负电，地球的另一侧带正电，当手离开Q后，无论是否移走球P，Q都带负电，B选项正确【答案】BD【思维升华】本例为一典型的感应起电实例，首先应确定产生电场的带电体的电性，明确感应导体的远端和近端，不论导体的哪一端接地，大地和导体组成一个新的“导体”，即大地总是远端，然后根据“远同近异”确定导体

11、各端感应电荷的电性长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为q的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方，如图1347所示，达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒的中心O处产生的场强有多大？方向如何？对静电平衡的特点的理解例2图1347【解析】将导体棒放在点电荷的电场中，由于静电感应，在棒的右端和左端，将出现等量的正负电荷达到静电平衡时，导体棒内部的场强为零，即点电荷在导体棒中某点产生的场强与感应电荷在该点产生的场强的合场强为零因此，所求棒上感应电荷在中心处产生的场强，应与点电荷q在该点产生的场强大小相等，方向相反点电荷q在棒中心O处产生的场强大小为：【思维升华】对于此类问题一定要理解导体内场强为什么处处

12、为零，要区分外电场和感应电荷产生的电场，要认清所求的是一个什么电场如图1348所示，金属球壳内部有一个带电荷量为Q的正电荷，在距离球壳中心为R处有一个带负电的点电荷q，试分析这两个电荷的受力情况静电屏蔽例3图1348【解析】金属球在q的电场中处于平衡状态，外电场与感应电荷在球壳内部空间的电场的合场强为零，所以Q不受电场力的作用通过静电感应，在金属球壳的外表面出现与Q等量的感应电荷，这些感应电荷在球壳外部产生电场使q受到吸引力作用【答案】见解析【思维升华】不接地的封闭导体壳只能防止外部电场对内部电荷系统的作用，而不能防止内部电荷系统对外部的干扰，若将球壳接地，才能实现真正的屏蔽9、静夜四无邻，荒

13、居旧业贫。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202210、雨中黄叶树，灯下白头人。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 1:49:40 AM11、以我独沈久，愧君相见频。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、故人江海别，几度隔山川。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、乍见翻疑梦，相悲各问年。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/161

14、0/16/202214、他乡生白发，旧国见青山。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、比不了得就不比，得不到的就不要。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、行动出成果，工作出财富。2022/10/162022/10/1616 October 202217、做前，能够环视四周；做时，你只能或者最好沿着以脚为起点的射线向前。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、没有失败，只有暂时停止成功！。2022/10/162022/10/16Sunday, O

15、ctober 16, 202210、很多事情努力了未必有结果，但是不努力却什么改变也没有。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 1:49:40 AM11、成功就是日复一日那一点点小小努力的积累。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、世间成事，不求其绝对圆满，留一份不足，可得无限完美。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、不知香积寺，数里入云峰。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/

16、1610/16/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、楚塞三湘接，荆门九派通。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、少年十五二十时，步行夺得胡马骑。2022/10/162022/10/1616 October 202217、空山新雨后，天气晚来秋。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/169、杨柳散和风，青山澹吾虑。2022/10/162022/10/16Sunday, October 16

17、, 202210、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。2022/10/162022/10/162022/10/1610/16/2022 1:49:40 AM11、越是没有本领的就越加自命不凡。2022/10/162022/10/162022/10/16Oct-2216-Oct-2212、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2022/10/162022/10/162022/10/16Sunday, October 16, 202213、知人者智，自知者明。胜人者有力，自胜者强。2022/10/162022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202214、意志坚强的人能把世界放在手中像泥块一样任意揉捏。16 十月 20222022/10/162022/10/162022/10/1615、最具挑战性的挑战莫过于提升自我。十月 222022/10/162022/10/162022/10/1610/16/202216、业余生活要有意义，不要越轨。2022/