第九章-1导体的静电感应
第九章导体和电介质中的静电场
q3 0,
V1
1 4 0
( q1 R1
q2 R2
)
60(V ).
2．提示：未插金属板之前 E0
V d
，则选择题
2
可知两边场强，则所求金属
板的电势V
E
d 2
(E0
2 0
)
d 2
(V d
q )
2 0 S
d 2
V 2
qd 4 o S
。
3 ． 提 示 ：（ 1 ） 据 有 介 质 时 的 高 斯 定 理 ， 空 间 任 意 点 的
（1）系统静电能的改变。 （2）电场对电源作的功。 （3）外力对极板作的功。
参考答案 一、 选择题 1．(D) 2.(A) 3.(B) 4.(B) 5.(C) 6.(D) 7.(B) 8.(B) 9.(B) 10.(C)
二、填空题
1． 垂直于导体表面 0
q
2.
4 o R
3. r 一样
3．半径为 R0 的导体球带有电荷 Q，球外有一层均匀介质同心球壳，其内、外
半径分别为 R1, R2 ，相对介电常数为 r ，如图 18。求：
(1)介质内、外的电场 E 和电位移矢量 D。
(2)介质内的电板化强度 P 和表面上的极化电荷面密度 。
4．一平行板电容器极板面积为 S，间距为 d，接在电源上并保持电压为 V，若 将极板的距离拉开一倍，试求：
A
U
(Q2
Q1 )
U
2
(C2
C1 )
0S 2d
U
2
2021-2022学年新教材高中物理 第九章 静电场及其应用 第1节 电荷学案 新人教版必修第三册
第1节电荷学习目标1.知道自然界中有两种电荷,知道电荷量的概念及其国际单位。
2.会用原子结构模型解释摩擦起电的原因,观察并分析静电感应现象,会用静电的原理解释生活中的现象。
3.通过对不同起电方式的分析,得出电荷守恒定律,理解电荷守恒定律,知道守恒思想的重要性。
4.知道元电荷、比荷的概念,理解电荷量的不连续性。
自主预习一、电荷1.很多物体由于摩擦而带电,并称这种方式为。
当两个物体互相摩擦时,一些受束缚较弱的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来呈电中性的物体由于得到电子而带,失去电子的物体则带。
如用丝绸摩擦过的硬玻璃棒带电,用毛皮摩擦过的硬橡胶棒带电。
2.自然界中的电荷只有两种:电荷和电荷,同种电荷相互,异种电荷相互。
3.电荷量:叫作电荷量,在国际单位制中,它的单位是,符号是,正电荷的电荷量为正值,负电荷的电荷量为负值。
二、静电感应1.自由电子:金属中离原子核较远的能脱离原子核的束缚而在金属中的电子。
2.静电感应:当一个带电体靠近导体时,由于电荷间,导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体,使导体靠近带电体的一端带电荷,远离带电体的一端带电荷的现象。
3.感应起电:利用使金属导体带电的过程。
三、电荷守恒定律1.表述一:电荷既不会,也不会,它只能从一个物体转移到,或者从物体的一部分转移到;在转移过程中,电荷的保持不变。
2.表述二:一个与外界没有交换的系统,电荷的保持不变。
四、元电荷1.元电荷:的电荷量叫作元电荷,用e表示。
e= 。
最早由美国物理学家测得。
2.电荷量的不连续性:所有带电体的电荷量或者等于,或者是的整数倍。
3.电子的比荷:电子的与电子的质量m e之比。
课堂探究[情境设问]请同学们用准备好的塑料梳子梳头,然后用梳子去接触小纸屑,请观察发生什么现象。
(一)电荷1.物质的微观结构是怎样的?摩擦起电的原因是什么?结论:摩擦起电没有电荷,只是电荷发生了。
2.什么是自由电子,金属成为导体的原因是什么?金属中原子的外层电子会脱离原子核的束缚而在金属中,这就是金属导电的原因。
2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理必修3 第9章静电场及其应用9
提示:①将呈电中性状态的金属导体放入场强为E0的静 电场中,导体内自由电子便受到与场强E0方向相反的电 场力作用,如图甲所示.②自由电子要向电场E0的反方 向做定向移动,并在导体的一个侧面聚集,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,导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷,如
【解析】选C.导体棒在点电荷+q的电场中发生静电感 应,左端表面出现负电荷,右端表面出现正电荷.棒内 任何一点都有两个电场,即外电场:+q在该点形成的电 场E0;附加电场:棒上感应电荷在该点形成的电场E′. 达到静电平衡时棒内场强为零,即E′=E0.题中所求的 即为E′,于是我们通过上述等式转化为求E0.棒中点
(2)孤立的带电导体: ①净电荷分布在导体表面,导体内部(含空腔)没有净电 荷.导体内部场强为零. ②导体表面处电场和表面垂直,整个导体是一个等势体. 导体尖端处电荷密度最大,场强最大,易出现尖端放电 现象.
【典例示范】 长为l的导体棒原来不带电,现将一带电荷量为+q的点 电荷放在距棒左端R处,如图所示.当棒达到静电平衡后, 下列关于棒上的感应电荷在棒内中点处产生的场强大 小和方向判断正确的是 ( )
(2)应用:电学仪器外面有_金__属__壳__,野外高压线上方还有 _两__条__导__线__与大地相连,都是利用静电屏蔽消除外电场的 影响.
主题一 静电平衡下的导体 【问题探究】如图所示,将一不带电的金属导体ABCD放 到场强为E0的匀强电场中.
(1)导体ABCD内部自由电子怎样移动?电子的移动最终 会出现怎样的结果?
(2)“整体观”法: ①当两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连 接时,就可把它们看作是一个大导体,再用“远近观” 判断它们的带电情况,如有些问题所提到的“用手触摸 某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导 体.
人教版物理必修第三册第9章《静电场及其应用》第4节《静电的防止与利用》教学设计
第 4 节静电的防止与利用物理观念科学思维科学探究1.知道什么是静电平衡状 1.观察演示实验并对实验现象态，能说出静电平衡状态会根据静电分析，体会运用所学知识进行核心下的导体特点。
平衡条件求分析推理的方法。
素养2.知道导体上电荷的分布解感应电荷 2.查阅并搜集资料，了解静电屏特征，了解尖端放电、静产生的场强。
蔽和静电吸附在技术和生活中电屏蔽现象及其成因。
的应用。
知识点一静电平衡状态、导体上电荷的分布[ 观图助学 ](1)(2)如图所示，当一个带电体靠近不带电导体时，由于导体内的自由电子受到静电力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷，这就是前面学习的静电感应现象。
① 这种定向移动是无休止的吗？② 电荷的移动对导体内部的电场有影响吗？1.静电感应现象：把导体放入电场中，导体内部的自由电荷在静电力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象。
2.静电平衡状态导体中 (包括表面 )自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。
3.静电平衡状态下导体的特点(1)处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。
(2)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直。
4.导体上电荷的分布(1)处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。
(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积上的电荷量 )越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
[ 思考判断 ](1)处于静电平衡状态的导体，表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面可能垂直，可能平行，也可能成任意夹角。
(×)(2)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场强度为0，所以处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。
(√)知识点二尖端放电、静电屏蔽和静电吸附[ 观图助学 ](1)避雷针的作用是什么 (如图甲所示 )?(2)飞机在云层与云层之间飞行或起飞、着陆时都有可能遭遇雷击(如图乙所示 )。
高中物理第9章静电场及其应用4静电的防止与利用课件新人教版
【典例 4】 (多选)静电的应用有多种，如静电除尘、静电喷涂、 静电植绒、静电复印等，它们依据的原理都是让带电的物质粒子在 电场力作用下奔向并吸附到电极上，静电喷漆的原理如图所示，则 以下说法正确的是( )
A．在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场 B．涂料微粒一定带正电 C．涂料微粒一定带负电 D．涂料微粒可以带正电，也可以带负电 AC [静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用 下被吸附到工件上，而达到喷漆的目的，A 正确；由题图知，待喷 漆工件带正电，所以涂料微粒应带负电，C 正确。]
处理静电屏蔽问题的三点注意 (1)空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作 用，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特 别注意分清是哪一部分电场作用，还是合电场作用的结果。 (2)对静电感应，要掌握导体内部的自由电荷是如何移动的，是 如何建立起附加电场的，何处会出现感应电荷。 (3)对静电平衡，要理解导体达到静电平衡时所具有的特点。
2．静电屏蔽的两种情况
导体外部电场不影响导体 接地导体内部的电场不影响导
内部
体外部
图示
导体外部电场不影响导体 接地导体内部的电场不影响导
内部
体外部
因场源电荷产生的电场与
当空腔外部接地时，外表面的接地将传给地球，
在空腔内的合场强为零，达
过程
外部电场消失，起到屏蔽内电
1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)处于静电平衡的导体内部无任何电场。
( ×)
(2)导体处于静电平衡时，外电场和所有感应电荷的电场在导体
内部合场强为零。
(√ )
知识点二 尖端放电 1．电离：导体尖端的电荷密度_越__大_，附近的电场强度_越__大_，空 气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分 子中的正、负电荷_分__离_的现象。 2．尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的 异种离子与尖端的电荷中__和__，相当于导体从尖端失去电荷的现象。
第九章静电场及其应用教学分析课件—高二上学期物理人教版必修第三册
（3）匀强电场基本计算（5分）
25．如图14所示，在匀强电场中，A、B为同一条电场线上的两点。
已知电场的电场强度 ，A、B两点间的距离 。将电荷量 的试探电荷由A点移到B点。
求： （1）该试探电荷在电场中所受静电力的大小F；
3.考查分析
2016
高考（2016——2020）
2017
2018
2019
2020
《静电场及其应用》教学分析
主要内容
一、本章内容分析 二、教学策略建议
一、本章内容分析
1.本章内容 2.核心素养 3.考查分析
1.本章内容
电场强度
防止与利用
静电场
1课时 2课时
2课时 1课时
库仑定律
电荷
课标要求
（1） 通过实验，了解静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒的知 识分析静电现象。 （2）知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。体会探究 库仑定律过程中的科学思想和方法。 （3）知道电场是一种物质，了解电场强度，体会用物理量之比定义新 物理量的方法。会用电场线描述电场。 （4）了解生产生活中关于静电的利用与防护。
库仑力和万有引力。 Q Q e 从中点O沿中垂面（线）到无限远，
其它诸如1032倍
12
8
F K K 8.2 10 N 密立根利用油滴实验测量出电子的电荷量，获得1932年的诺贝尔物理学奖e 。
2
2
r 当小球N静止时，丝线与竖直方向成θ角，由此推断
m m r 质子与电子：10 倍。 有电荷量的概念、初步认识磁场 39
电荷量为元电荷（elementary charge），用e表示。
密立根利用油滴实验测量出电子的电荷量，
获得1932年的诺贝尔物理学奖。在计算中，可
人教版高二物理必修第三册第九章静电场及其应用全章知识点梳理
人教版高二物理必修第三册第九章静电场及其应用全章知识点梳理1.对感应起电的理解当金属导体A和B彼此接触时，它们都不带电。
此时贴在它们下面的金属箔是闭合的。
当带正电荷的球C移近导体A时，A和B上的金属箔都张开了，这表示A和B上都带有电荷。
如果把A和B分开，然后移去球C，可以看到A和B 仍带有电荷。
当A和B接触时，金属箔就不再张开，表明它们不再带电了。
这说明A和B所带的电荷是等量的，互相接触时，等量的正、负电荷发生了中和。
因此，感应起电的本质是在导体C上的电荷作用下，导体A和B上的自由电荷发生定向移动，由B端移至A端，从而引起A端带负电，B端带正电。
此时，如果将A和B分离，导体A和B则成为带等量异种电荷的带电体。
2.元电荷与电荷守恒定律元电荷是电子、质子或正电子所带的电荷量，都是e。
所有带电体的电荷量等于e或者是e的整数倍。
因为物体的带电荷量通常较小，因此可用元电荷的整数倍方便地表示。
例如，电子的带电荷量为-1.60×10^-19C。
电荷守恒定律的另一种表达是：一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变。
例如，接触带电时不带电物体与带电物体接触后，电荷在两物体上重新分配，但总电荷量不变。
摩擦起电实质上是电子在不同物体间的转移。
当接触带电时，两个完全相同的导体球相互接触，则电荷量平分。
如果两导体球带同种电荷，会把总电荷量平分；如果带异种电荷，则先中和然后再把剩余电荷量平分。
3.库伦定律点电荷是一种物理模型，只有电荷量，没有大小、形状等其他因素。
它类似于力学中的质点，但在实际中并不存在。
当带电体间的距离比它们自身的大小大得多，以至于带电体的形状和大小对相互作用力的影响很小时，就可以忽略形状、大小等次要因素，只保留对问题有关键作用的电荷量，带电体就能看成点电荷。
需要注意的是，点电荷与元电荷是不同的概念。
元电荷是最小的电荷量，其数值等于一个电子或一个质子所带电荷量的绝对值。
点电荷是一种带电个体，其大小和形状不影响其带电荷量，但其带电荷量必定是元电荷的整数倍。
新教材高中物理第9章静电场及其应用1
例 2 如图，把一个不带电的、与外界绝缘的导体两 端分别接上两个开关，当带正电小球靠近时，由于静电 感应，在 a、b 端分别出现正、负电荷，则以下说法正确 的是( )
A．闭合 K1，有电子从导体流向大地 B．闭合 K2，有电子从导体流向大地 C．闭合 K2，有电子从大地流向导体 D．闭合 K1，没有电子通过
(3)原子结构
原子(电中性)原子核带正电＋Q质中子子带不正带电电＋Q
核外电子带负电－Q (4)摩擦起电的原因 ①通常离原子核较远的电子受到的束缚较弱，容易受到外界的作用而 脱离原子。 ②在两物体相互摩擦的过程中，束缚电子能力强的会从对方得到电子 而带负电，束缚电子能力弱的会失去电子而带正电。
(5)金属导电的原因
提示：不可能。因为qe＝51..06× ×1100－ －1189
C C＝31.25，不是正整数，即物体的
电荷量不等于元电荷的整数倍，故是不可能的。
课堂探究评价
课堂任务 电荷 摩擦起电 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。
活动 1：丝绸摩擦过的玻璃棒为什么带正电，丝绸带电吗？ 提示：丝绸与玻璃棒摩擦的过程中，双方的外层电子由于摩擦获得能 量而变得活跃，丝绸束缚电子的能力较强，在摩擦的过程中会获得电子而 带负电，而玻璃棒相比较而言束缚电子的能力较弱，就失去电子而带正电。 活动 2：橡胶棒与任何物体摩擦都带负电吗？ 提示：橡胶棒与毛皮相比束缚电子的能力较强，故在与其相互摩擦过 程中会获得电子而带负电，但是如遇到比它对电子束缚能力更强的物体它 也会失去电子而带正电。
高中物理必修二第九章—1.1电荷、电荷守恒定律
③所有带电体所带电荷量都是元电荷的整数倍
3、比荷：微观粒子所带的电量值与其质量的比值叫 做微观粒子的荷质比，简称比荷。
比荷的特点：比荷是描述微观粒子的基本物理量，相 当于宏观物体的密度。同种粒子，比荷相同且不变； 不同种类的粒子，比荷一般不同。
电子的比荷：e/m=1.76×1011C/kg。 质子的比荷：e/m=9.59×107C/kg。 科学家是通过测量微观粒子的比荷来识别粒子的。
⑶A、B接触，用手指瞬间接触B后再移去C，
则A_带___负__电__， B_带__负__电__；
例题6、如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放 置．用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种 电荷 __负__电__荷____ ．若手的接触点改在A端，情况 又如何___负__电__荷____ 。
Q
粒子 π＋ π－
u
d
u/
d/
电荷量 ＋e －e ＋2e/3 －e/3 －2e/3 ＋e/3
A、π+由u和d/组成， B、π+由d和u/组成， C、π－由u和d/组成， D、π－由d和u/组成
例题9. 使带电的金属球靠近不带电的验电器，验 电器的箔片开。下列各图表示验电器上感应电荷
的分布情况，正确的是：( B )
特点：⑴摩擦起电的实质是电子的转移。
⑵相互摩擦的两个物体一定会带上等量的异种电荷。
2、感应起电：
视频：感应起电 ⑴静电感应：把一个带电的物体靠近一个不带电的绝
缘导体时，导体两端将带上等量异种电荷的现象， 叫做静电感应．
＋
－
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＋－
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－＋
普通物理学第五版第9章导体和电介质中的静电场章答案
解： (1)由于静电感应，外球内表面电量为 -q，外表面电量为+q q 外球的电势为： U2 = 4pe0 r2 (2)外球内表面电量仍为-q,外表面电量为零 外球的电势为： ´ U2 = 0
(3)设内球电量为q1,内球电势为零 q1 q r1 U1 = q1 = r q 4pe0 r1 + 4pe0 r2 =0 2 q1 q U外 = 4pe0 r2
q1 q2 U1 = 4pe0 R1 + R2 q2 q1 = R1 4pe0 U1 R2
1
2700 -2 = 5.0×10 9.0×109 = 1.0×10-8(C) 8.0×10-9 8.0×10-2
结束 目录
两球接触后，内球电荷q1全部移至外球 壳，两球为等势体。
q1 + q2 U= = 2.03×103(V) 4pe0R2 ΔU内 = 2.7×103 2.03×103 = 6.7×102(V)
d +q
结束 目录
9-6 半径为r1 、 r2 (r1 < r2 )的两个同心导 体球壳互相绝缘，现把+q 的电荷量给予内 球，求： （1）外球的电荷量及电势； （2）把外球接地后再重新绝缘，外球的 电荷量及电势； （3）然后把内球接地，内球的电荷量及 外球的电势的改变(设内球离地球很远)。
结束 目录
结束 目录
9-11 三平行金属板A、B 、C面积均为 200cm2，A、B 间相距4.0mm， A、C 间 相距2.0mm，B 和C 两板都接地。如果使A 板带正电3.0×10-7C ，求： （1）B 、C 板上感应电荷； （2）A 板的电势。 2mm 4mm C A B
目录
解：设A板带电为q =q1+q2，B、C两板的感 应电荷分别为- q1及- q2 。 EAB dAB = EAC dAC UA UB = UA UC q2 q1 EAC = EAB = e0S 2mm 4mm e0 S q1 EAB dAC 1 C A B = E =d = 2 q2 AC AB q1 q2 q1= 1.0×10-7(C) -q1 -q2 q2= 2.0×10-7(C) qB= -q1= -1.0×10-7(C) qC= -q2= -2.0×10-7(C)