思考金属导体的微观结构如何
材料学中的微观结构与力学问题
材料学中的微观结构与力学问题材料学是研究物质的性质、结构与应用的学科。
其中，微观结构是研究材料内部原子、分子以及其中的缺陷、晶体等结构特征；而力学问题则是研究材料在受力作用下的变形与破坏情况。
本文将探讨材料学中的微观结构与力学问题。
一、微观结构1.1 原子结构材料中的原子结构特征对材料的性质与应用有着重要的影响。
例如，金属材料中的原子结构呈现出一定的有序性，即晶体结构，而非晶体结构的材料则缺少这种有序性。
另外，材料中的缺陷，如空位、位错、晶界等也会对材料的性质造成显著影响。
1.2 晶体结构晶体结构是由晶体中原子的排列顺序组成的规则结构。
不同的材料具有不同的晶体结构，包括立方晶体、六方晶体、正交晶体等。
晶体结构的研究可通过X射线衍射、电子衍射等手段进行。
1.3 非晶体结构非晶体结构是指材料中没有规则的原子排列结构。
非晶体结构的材料通常被用作高强度材料、导体材料等。
二、力学问题2.1 变形材料受力作用下，会发生变形。
材料变形可分为弹性变形与塑性变形两种，前者是材料在受力作用下发生瞬时变形，力消失后能恢复原样；后者是材料在失去弹性后，会发生形变，不会恢复原来形状。
而材料的强度、韧性与延展性这些力学性质，都与材料的变形性质密切相关。
2.2 破坏材料在受到外界作用时，也可能发生破坏。
材料的破坏可能是由于材料中的缺陷、载荷超载等原因造成。
材料的破坏可分为静态破坏与疲劳破坏两种。
前者是指材料在静态载荷下无法承受，导致破坏；而后者是材料在经历大量应力变化后的破坏。
2.3 热膨胀材料还可能发生热膨胀现象。
材料在温度变化时，会发生形变。
而其热膨胀系数则是描述材料温度变化时发生变形程度的物理量。
热膨胀性能通常是材料设计与应用中需要考虑的一个重要因素。
总结材料学中的微观结构与力学问题是该学科的两个基本方面。
微观结构的研究可帮助我们了解材料的物理特性；而力学问题则涉及材料的力学特性。
两者互相促进，祥与和衷共济。
静电现象
4、静电平衡：导 静电平衡： 体中无电荷定向 移动的状态, 移动的状态,就叫 静电平衡状态. 静电平衡状态.
静电平衡
发生静电感应的导体， 发生静电感应的导体，当感应电荷产生的电 E`和原电场 在导体内叠加为零， 和原电场E 场E`和原电场E在导体内叠加为零，自由电子 表面的和内部的）都停止定向移动， （表面的和内部的）都停止定向移动，这时导 体所处的状态叫静电平衡状态。 体所处的状态叫静电平衡状态。
1．静电屏蔽 （1）空腔导体的特点 空腔导体能把外电场挡住， 空腔导体能把外电场挡住，空腔内没有 电场，空腔内不受外电场的影响。 电场，空腔内不受外电场的影响。 （2）静电屏蔽 导体壳（金属网罩） 导体壳（金属网罩）能保护它所包围的 区域，使这个区域不受外电场的影响， 区域，使这个区域不受外电场的影响， 这种现象叫做静电屏蔽。 这种现象叫做静电屏蔽。
－ － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － ＋ －E合=0 ＋ － ＋ － ＋ － ＋
E
E`
E
一、静电平衡的特点
1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场 处于静电平衡状态下的导体， 强处处为零。 强处处为零。
2、处于静电平衡状态的整个导体是个 处于静电平衡状态的整个导体是个 等势体，它的表面是个等势面。 等势体，它的表面是个等势面。 3、导体外表面处场强方向必跟该点的 表面垂直 垂直。 表面垂直。
-
E0 -E' - E' - E' -
-
1、导体中自由电荷 在电场力作用下将发 生定向移动. 生定向移动.
2、 导体两端出现感应 电荷, 电荷,感应电荷在导体中 产生与原电场反向的感 应电场. 应电场.
-
E0
E'
静电现象的应用
以实验演示为主线，以问题教学引导学生探究——《静电现象的应用》教学设计浙江湖州练市中学 高银忠♦设计思想静电感应是电学内容的一个难点，在静电感应过程中，电荷如何移动，达到静电平衡状态 时，正、负电荷如何分布， 这些都是学生难以掌握的。
对于静电场中的导体达到静电平衡状态时， 导体内部场强处处为零，带电导体上的净电荷只分布在导体的外表面上，学生往往把它们当作结论硬性记下来，如何用它来分析问题、解决问题则不知所措。
通过采取常规演示实验和计算机模 拟教学相结合，教师指导教学与学生训练、练习等多种教学方式共存的有效办法，可以实现课堂教学创新，提高课堂教学效率和教学效果。
♦教材分析《静电现象的应用》是人教版高中物理选修3-1第一章《静电场》第 7节的内容，根据《学科教学指导意见》和《课程标准》的要求，将此节的授课课时安排为一个课时。
本节的主要概念是静电平衡，掌握静电平衡的概念，理解静电平衡的特征是本节的重点， 应用静电平衡知识，认识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、 静电屏蔽现象是本节的难点。
做好演示实验是这堂课的关键。
金属导体放在电场中，达到静电平衡状态是一个非常快的过程，但是对这一过程的分析却 十分重要。
一定要带领学生共同参与讨论这一过程，使他们明白自由电荷不再定向移动的条件。
这样做不仅突出重点，也为突破难点打下基础。
带电导体的电荷分布的两个特点对于学生来说是十分深奥的问题，必须通过实验才能加深 认识。
静电屏蔽现象以及静电屏蔽的应用都必须做好演示实验。
♦学情分析本节教学中，学生在静电场中的导体达到静电平衡状态、 静电屏蔽的概念、 电荷在导体表面 的分布等现象的学习中，往往把它们当作结论硬性记下来， 而不会用来分析问题、解决问题， 这种死记硬背的方式不可取。
其实通过前面内容的学习，学生已具备从理论角度分析本节课中岀现的现象的能力，只要教师做好演示实验，并对学生阶梯式的引导， 然后结合相应的现象分析， 学生肯定能接受。
高二物理组集体备课材料1.6和1.7(1) 4
实验二部（高一）物理组集体备课发言材料1.6电势差与电场强度的关系教材分析：电势差与电场强度是本章重要的概念，它们分别描述了电场的两大性质：能的性质和力的性质，前者是标量，后者是矢量，但通过静电力做功在两者之间建立了联系，因此本节内容起一个桥梁、纽带的作用，将电场的两大性质联系了起来。
教学过程中，对于非匀强电场，只要求学生定性了解电势差与电场强度的关系；对于匀强电场，也只要求学生了解它们的定量关系式。
对于这节课的教学，首先利用在匀强电场中移动电荷时电场力做功的两种计算方法，建立起电势差与电场强度间的关系，然后再利用所建立起来的关系解决相关的问题，以达到帮助学生确认与理解上述关系的目的 学情分析：学生前面已经学过了电场强度、电场力、电势差以及电场力所做的功，两种 求电场力的功的方法学生也相对比较熟悉，本节课主要是公式 的使用条件以及应用。
教学过程 ： 一、回忆复习 二、新课教学1.探究电势与电场强度的关系2.探究电势差与电场强度的关系3.问题与练习4.拓展练习5.小结AB U E d通过提问学生，得出以下结论：）如图所示，匀强电场的电场强度为E，电荷q从A点移W为多少？（由学生自己推导，教（教学设想：间沿着电场线的距离为d，则点静电力所做的功W：=qEd适用于匀强电场的计算，但对于某些非1.7静电现象的应用教材分析：前面几节学习了静电场基本性质，以及与此有关的概念、规律、描述方法等。
从这节开始讨论相关运用。
其中，静电平衡和尖端放电是两个重要的静电现象。
而运用所学静电场知识分析它们，则是体现学以致用的很好教学材料。
通过本节教学，一方面，学生可以加强对静电场知识的理解、掌握和运用；另一方面，学生可以体会到“物理处处有生活，生活处处有物理”的学科体验，从而激起学习兴趣。
因此，在分析静电平衡的特征和了解尖端放电原理后，应该着重讨论它们的实际生活中的运用，例如避雷针、静电屏蔽等。
学情分析：《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。
金属导电和离子导电的区别
金属导电和离子导电的区别和相同点袁小惠 杜云云 吉祥 校大伟（西北大学化学系05级化学专业 西安 710069）摘要：本文对金属导电和离子导电的原因、影响以及二者的区别和联系作了叙述性的分析，并对它们的运用作了相关的介绍。
关键词：金属导电、离子导电、金属价电子理论、离子化合物一、引言随着人类对自然的认识的利用，电由最初的自然形式－闪电成为现代社会发展的动力之一。
而导体是对电的利用过程中必备物质。
导体有两类，一类是金属导体，电流的载体是电子，电子流动的反方向，即电流的方向；另一类导体为电解质，电流的载体为离子，在一定的电场推动下，正离子向负极，负离子向正极迁移，电流的方向与正离子的迁移方向一致。
二、金属导电的原因及影响因素由金属的能带理论可知，依据原子轨道不同，金属晶体中的能级的不同，多数晶体中的能带有满带、导带之分。
满带顶和导带底间隔为禁带从能带理论的观点，一般固体都具有能带结构中禁带宽度和能带中电子填充的状况，可以决定固体材料是导体、半导体或绝缘体。
1)一般金属体的电子能带是半满的或价电子能带虽是全满的，但是有空的能带，而且两个能带能量间隔很小，彼此能发生部分的重叠（图2）当外电场存在时，(1)的情况由于能带中未充满电子，很容易导电，而(2)的情况由于满带中的价电子可以很容易的进入空的能带，因而也能导电。
2)绝缘体不导电因为它的价电子全在满带而导带是空的，而且满带顶与导带底之间的能量间隔(即禁带的宽度)大，E大于等于5eV所以在外电场作用下，满带中的电子不能越过禁跃迁到导带，故不能导电,如图(3)。
3)半导体的能带如图(4)所示。
满带被电子充满，导带是空的，但这种能带结构中，禁带的宽度很窄（E＜5eV）。
在一般的情况下，半导体是不导电的。
但是在光照或在外加电场的作用下，满带上的电子，很容易跃迁到导带上，使原来空的导带填充部分电子，同时在满带上留下空位（通常称为空穴），因此使导带与原来的满带均未充满电子，因而能导电。
静电现象的分析
课堂小结
自然界中有很多现象都有其科学本质的 存在，我们学习科学知识的最终目的就是 为了解开现象背后的本质。通过本节课的 学习，我们就能去解释生活中很多静电现 象的本质。
Hale Waihona Puke b c b c b c b c
课堂练习
题型二、静电屏蔽的应用
例2 将悬挂在细线上的带 正电的小球A放在不带电的 固定的金属空心球壳C内 (不和球壁接触)，另有一个 悬挂在细线上的带负电的 小球B，如图所示，于是有( B ) A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向 B．A的位置不变，B往右偏离竖直方向 C．A往左偏离竖直方向，B的位置不变 D．A和B的位置都不变
题型一、静电平衡时导体内外电势场强的判定
例1 如图所示为一空腔球形导体(不带电)，现 将一个带正电荷的小金属球A放入腔中，当 静电平衡时，图中a、b、c三点的电场强度E 和电势 的关系是( D )
A．Ea>Eb>Ec， a B．Ea=Eb>Ec， a C．Ea=Eb=Ec， a D．Ea>Ec>Eb， a
法拉第圆筒实验
结论: 平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面.
（三）静电屏蔽的原理
• 导体在静电场中处于静电平衡时，具有下 面三个性质： 导体内部没有宏观电场。 导体是一个等势体。 电荷只分布在导体的表面上。 所以，当一空腔导体在静电场中处于 平衡时，导体内部以及腔内的场强为零。 这样，空腔内的系统将不会受腔外电场的 影响，这就是静电屏蔽。
静电现象的分析
物理组 杨绍琪
有趣的物理现象（2）
电击金属笼
引言：
为什么金属笼外表面受到高压电击时，
处于金属笼中的人能够安然无恙呢？下面
第九章静电场中的导体和电介质讲解
备注体和电介质引言：一、导体、电介质、半导体导体：导电性能很好的材料；例如：各种金属、电解质溶液。
电介质（绝缘体）：导电性能很差的材料；例如：云母、胶木等。
半导体:导电性能介于导体和绝缘体之间的材料；二、本章内容简介三、本章重点和难点1. 重点（1）导体的静电平衡性质；（2）空腔导体及静电屏蔽；（3）电容、电容器；2. 难点导体静电平衡下电场强度矢量、电势和电荷分布的计算；第一节静电场中的导体一、静电感应静电平衡1. 静电感应（1）金属导体的电结构从微观角度来看，金属导体是由带正电的晶格点阵和自由电子构成，晶格不动，相当于骨架，而自由电子可自由运动，充满整个导体，是公有化的。
例如：金属铜中的自由电子密度为：()328n=m⨯8-10Cu。
当没有外电场时，导体中的正负电荷等量均匀分布，宏观上呈电中性。
（2）静电感应当导体处于外电场E0中时，电子受力后作定向运动，引起导体中电荷的重新分布。
结果在导体一侧因电子的堆积而出现负电荷，在另一侧因相对缺少负电荷而出现正电荷。
这就是静电感应现象，出现的电荷叫感应电荷。
2. 静电平衡不管导体原来是否带电和有无外电场的作用，导体内部和表面都没有电荷的宏观定向运动的状态称为导体的静电平衡状态。
备 注（a ）自由电子定向运动 （b ）静电平衡状态3. 静电平衡条件（静电平衡态下导体的电性质）（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直。
（2）在静电平衡时，导体内上的电势处处相等，导体是一个等势体。
证明： 假设导体表面电场强度有切向分量，即0≠τE ，则自由电子将沿导体表面有宏观定向运动，导体未达到静电平衡状态，和命题条件矛盾。
因为00==τE E，内，所以0,0==τd dU dl dU ，即导体为等势体，导体表面为等势面。
二、静电平衡时导体上电荷的分布1. 实心导体（1）处于静电平衡态的实心导体，其内部各处净电荷为零，电荷只能分布于导体外表面。
导体和绝缘体的微观结构
导体和绝缘体的微观结构导体和绝缘体是物质的两种基本性质，它们在微观结构上有着明显的区别。
导体是能够自由传导电子的材料，而绝缘体则不能。
下面我将从微观结构的角度，为大家详细介绍导体和绝缘体的差异。
导体的微观结构中存在大量自由电子。
在导体中，原子中的外层电子非常松散，它们能够轻易地从一个原子跳到另一个原子。
这些自由电子形成了一个众多、自由运动的电子气体，它们在导体内部自由穿行。
这也是导体能够传导电流的原因之一。
此外，导体中的正电荷与负电荷分布均匀，几乎没有电场存在。
因此，导体内部的电子可以自由移动，形成电流。
相比之下，绝缘体的微观结构中则缺乏自由电子。
绝缘体的原子中的外层电子与原子核之间的结合非常牢固，几乎不会自由移动。
这使得绝缘体无法传导电流。
此外，绝缘体中的正电荷和负电荷分布不均匀，存在强烈的电场。
这种电场会束缚住绝缘体中的电子，使其无法自由移动。
导体和绝缘体的微观结构差异还可以从能带理论的角度进行解释。
在导体中，价带和导带之间的能隙非常小，电子可以轻松地跃迁到导带中。
而在绝缘体中，价带和导带之间的能隙非常大，电子无法跃迁到导带中，因此无法传导电流。
导体和绝缘体的导电性还与其晶体结构有关。
导体通常是金属，其晶体结构具有紧密堆积的特点。
这种紧密堆积使得导体中的原子之间的空隙很小，自由电子能够在原子之间自由穿梭。
而绝缘体通常是非金属，其晶体结构具有较大的空隙，使得电子无法自由传导。
导体和绝缘体的微观结构差异决定了它们的电导特性。
导体中存在大量自由电子，能够自由传导电流。
而绝缘体中缺乏自由电子，无法传导电流。
这种差异源于导体和绝缘体微观结构中电子的行为和能带结构的差异。
通过了解导体和绝缘体的微观结构，我们可以更好地理解它们的电导性质，为电子学和材料科学的发展提供基础。