资源简介

7-5 静电场中的导体
一、教学目标
1．了解静电感应、静电平衡时导体上电荷的分布。
2．了解静电屏蔽现象，理解其过程和原理。
二、教学重点难点
重点：静电感应、静电平衡时导体上电荷的分布和静电屏蔽。
难点：理解其过程和原理。
三、教学器材
验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干、计算机、投影仪。
四、教学建议
推理归纳法、讲授法、讨论法、演示实验法。
教学设计方案
（一）引入新课
在高压输电线的周围存在着极强的电场，与它接近到一定距离时，很容易发生触电事故，若真的触及线路，瞬间即可夺取人的生命。可是，在高压输电线路和设备的维护与检修工作中，工作人员只要穿上由金属丝编成的工作服，在不停电的情况下，就可以安全的操作。通过本节内容的学习，可以帮你破解其中的奥秘。
（二）课程内容
1．静电感应
将金属导体放入电场中时，金属的自由电子在电场力的作用下，会逆着外电场的方向定向移动（如图1所示），导体两端出现等量异号电荷，这种现象称为静电感应现象。
图1 静电感应现象
2．静电平衡与静电平衡条件
（1）静电平衡
导体上的自由电荷不发生定向移动的状态，称为静电平衡。如图2所示。
图2 导体的静电平衡
（2）静电平衡条件
导体处于静电平衡时：①导体内部任何一点的场强为零；②导体表面各点的场强方向和导体表面垂直。③导体表面是个等势面，整个导体是个等势体。
3．静电平衡时导体上电荷的分布
（1）法拉第圆筒实验 ( .. / .. / .. / .. / 备课素材 / 课件 / 课件动画 / 014电场 / 法拉第圆筒实验.swf )，如图3所示。
（a） (b)
图3 验证电荷分布
实验表明：①带电导体内部没有电荷。②带电导体的电荷只分布在外表面。
（2）尖端放电实验，如图4所示。
图4 尖端放电实验 图5 避雷针
实验表明：电荷在导体表面上的分布与表面曲率有关。
导体的尖端曲率半径特别小，电荷密度特别大，电场特强，容易使周围空气电离，在电场力作用下，带异号电荷的离子会趋向尖端导体，与其上面的电荷中和，而与导体上电荷同号的离子会背离尖端导体运动。这种现象称为尖端放电。
尖端放电现象在实际工作中有着重要的意义。图5所示为利用尖端放电引下雷电、使建筑物等免受破坏的避雷针。
实际工作中要避免尖端放电现象发生，高压设备导电体的表面应光滑，往往做成球形。
4．静电屏蔽
（1）静电屏蔽实验如图6所示。
（a）带电金属球的电场使验电器金属箔片带电 （b）空腔导体影响内部的验电器不受外电场
（c）空腔内电场对外部有影响 （d）接地空腔内电场对外部无影响
图6 静电屏蔽原理
（2）定义：在静电平衡时，接地的空腔导体可以屏蔽外电场对空腔内的影响或屏蔽内电场对空腔外的影响。此现象称为静电屏蔽。
（3）演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小。
（4）应用：电学仪器和电子设备外面套有金属罩，通信电缆表面包一层铅皮，高压带电作业人员穿金属网衣，通信工具在钢筋结构房屋中接收信号弱。
（三）小结
1．静电感应现象、静电平衡及平衡条件。
2．静电平衡时导体上的电荷分布特点。
3．静电屏蔽现象及原理。
（四）作业布置 p.18 1、2 阅读教材
（五）教学说明
1．导体的静电平衡条件是本节的重点，也是难点。在讲解时可借助幻灯片(或图片)着重分析导体处在电场中达到静电平衡的过程，强调导体处于静电平衡时，内部电场强度处处为零，指的是感应电荷的电场与外电场叠加后，合电场强度为零。要使学生真正理解静电平衡条件，必须使他们清楚地知道推理过程。
2．导体达到静电平衡时电荷的分布规律是在实验的基础上总结出来的，因此必须重视实验，做好演示，使学生获得感性认识，然后再从静电平衡条件加以说明，让学生在理论和实际的结合中理解知识。
3．静电屏蔽现象在生产和生活中有很多应用，讲解时要结合实际才能使学生真正理解。一方面要使学生理解把导体挖空的推理过程，另一方面要做好静电屏蔽的演示实验，使学生清楚地看到屏蔽现象，进而再说明内、外屏蔽现象的应用。

展开更多......

收起↑