金属球壳的静电平衡问题——谈电场的叠加在静电平衡中的应用

在学习“电场中的导体”这部分内容时 ,许多学生反映 ,即使把处于静电平衡状态的导体特点记得再清楚 ,但是在解决具体问题时仍然不能灵活应用 .特别是遇到金属球壳的静电平衡问题 ,常常是无从下手 ,找不到好的解决方法 .本文拟从金属球壳在不同的静电平衡条件下 ,应用电场的叠加的思想讨论其带电、电场强度、电势等问题 .1　孤立带电金属球壳的静电平衡(1 )根据孤立带电导体在处于静电平衡状态时 ,其图 1内部不会有净电荷 ,故金属球壳所带电量全部均匀分布于外表面 .如图 1表示薄金属球壳A带正电q时电荷在外表面的分布情况 .(2 )球壳内部及…     

静电场中的导体

1．处于静电平衡状态的导体。其内部的场强处处为零． 处于静电平衡状态的导体,处于外电场和感应电场所叠加的电场中,在这两个电场的共同作用下,导体内部合场强为零．     

怎样认识静电平衡问题

1.处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零例1长为L的导体棒原来不带电,现在将一带电量为+q的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方,如图1所示,达到静电平衡后,棒上的     

对几个错误的电力线图的分析

在中学物理教学中由于对电力线的性质强调得不够,常常会有意或无意地画出一些错误的电力线图,在若干书刊中也屡见不鲜。今聊举数例,并附分析供参考。例1、如图1示所。 [分析] 导体在施感电荷的作用下,左端感应有负电,右端感应有等量正电,并在电场中处于静电平衡状态,整个导体就变成了等势体。在图1中如有电力线由A至B(或由C至D),则A、B(或C、D)两点间必然会存在电势差:U_(AB)=∫_A~BE·dl(或U_(CD)=∫_c~vE·dl)。这与静电平衡时导体是等势体相矛盾。所以图1所示的电力线图是错误的。     

法拉第圆筒实验的改进

在高中物理第三册第六章“电场”第三节“电场中的导体”中,法拉第圆筒实验是“导体的静电平衡”这一节教材要求的一个重要而又关键的演示实验。它是验证静电平衡中一条重要的规律:处于静电平衡状态下的带电导体(孤立带电体),净电荷只分布在导体的外表面上,导体内部没有净电荷。     

上当题析(三)

例1:A、B两金属导体分别置于二绝缘支架上。若A带正电,当导体B由于静电感应而达到稳定时。将导体B的左端表面接地,然后将地线切断,并移开A,问此时导体B是否带电?带什么电?试说明理由。上当途径:因导体A带正电荷,故导体B由于静电感应而左端带负电荷,右端带正电荷。当导体B的左端接地时,将有部分负电荷流入地。所以,当切断地线,移开导体A后,导体B因已有一部分负电荷流入地而带上正电荷。上当原因:导体中电荷移动的先决条件是导体两端存在电势差。上述分析忽视了这一点,被导体B由于静电感应而带上左负右正的电荷这一表面现象所迷惑,从而导致上     

谈谈电容的涵义

电容这个概念并不难学。普通物理书上对孤立导体的电容、电容器的电容分别定义为: C=q/U C=q/(U_A-U_B)严格地说,构成电容器的A、B两导体应满足这样的条件,即A带 q电荷,另一个B应带-q电荷。用电力线来说明,即要求从A发出的电力线能全部终止在B上。图1所示的A、B两导体组成了理想的电容器。对于电容的涵义,普通物理书上认为它等于电压每升高一个单位时需要的电量(某些书上把它称为“容电”的本领),或由电容器的储能公式W_e=CU~2/2得出电容C是电容器储能本领大小的标志,这些论述无疑都是正确的。但笔者认为除“容电”、“储能”外,电容还反映了两导体间的静电联系——     

对一幅插图的思考

人民教育出版社物理室编写的全日制普通高级中学教科书《物理》第二册(必修加选修)第1 1 7面的一幅插图如图1所示.在讲课的过程中,笔者认为此图欠妥.图1笔者认为,图1甲是正确的.但是,如果先把金属导体A和B分开再移去带电球C后,图1乙中由于导体A、B相距不是很远,异种电荷相吸,因此导体A和B上的净电荷分布应该向近端靠拢,而不是像图1乙所示.为了验证这个问题,笔者反复认真地做了教材中的演示实验,发现先将导体A、B分开,这时导体A、B两端的金属箔片的排斥效果依然很强;但移去带电球C之后,导体A、B两端的金属箔片张角迅速减小,表明箔片之…     

谈几个电磁学问题的间接求解

解题中往往会碰到一些较复杂的问题,直接求解这些问题比较难。如果借助一定的等量关系将研究对象加以转换,则可将复杂问题的求解变成简单问题的求解,从而收到化繁为简的效果。 一、挖掘等量关系,转换研究对象 题目中若隐含现成的等量关系,则尽量把这种关系挖掘出来,以实现研究对象的转换。 例1 如图1所示,A为正点电荷,电量为Q,BC为一狭长的空腔导体,长为L,A离B端的距离为r,P是空腔导体内部的中点。导体处于平衡状态,试求导体BC上的感应电荷所产生的电场在P点的电场强度大小。 分析 如果直接求解题中问题,则需将导体上各部分的感应电荷在P点产生的场强进行合成,比较繁琐,而且感应电荷的分布状况未知,是很难求解的。由于BC导体处于静电平衡状态,故P点总的场强应为零,感应电荷在P点产生的场强E,应与场电荷A在P点产生的场强E大小相等、方向相反,彼此抵消。     

关于静电平衡中导体感应电荷分布的问题

从“处于静电平衡的导体 ,内部场强处处为零 ,导体是等势体”等性质出发 ,并利用电场线这一形象工具 ,可以定性地讨论导体静电平衡的一些问题 ,但是 ,在高中物理教学中 ,对于导体表面上感应电荷的分布问题 ,常常会由于“想当然”而出现错误 .针对这种情况 ,笔者最近在给高中物理教师讲《高中物理疑难问题研讨》(广东省中学教师继续教育课 )时 ,提出了这样的讨论题 :在带正电的点电荷 (带电量为Ｑ)的电场中 ,不带电的导体球处于静电平衡状态 ,设球的半径为Ｒ ,点电荷到球心的距离为ａ =2Ｒ ,如图 1所示 .图 1　　　　　　　　　　　图 2( 1 )…     

静电屏蔽教学设计

一、教育设计思想 本节课的关键在于让学生理解放入电场中的导体如何达到静电平衡的过程,让学生清楚处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零,在此基础上理解静电屏蔽及其应用。鉴于学生刚刚开始接触电场的概念,对电场的理解还比较模糊和生疏,因此对放入电场中的导体如何到达静电平衡的过程,教师可采用设问并让学生自己解决的方法,让所有学生在学习的过程中都能有所思,进一步加强学生对电场的理解,同时锻炼和培养学生逻辑思维能力和推理能力,让学生能够从科学的角度理解放入电场中的导体从不平衡到到达静电平衡的过程,这样可以很自然地得到处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零,静电屏蔽实际上是这一点的应用,到此学生应该很容易理解静电屏蔽的原理。     

物理练习题选(二)

.。两个大小及材料均相同的导体小球A和B,带有等量同号电荷q,用两根等长、绝缘的细长线悬挂在同一点上,相距5。0 x 10“么米。(1)若用一个带有绝缘柄的不带电的导体,J、球C(它与球A、B完全一样),先与小球A接触,再和小球B接触,然后移去,问小球A、B再处于平衡时,相距多远?(2)在上述步骤之后,再把小球A、B放在煤油中,如果相隔的距离保持不变,向小球的密度等于多少?已知煤油相对介电常数:r二2,搽油密度p二0。8克/厘米”。解,(1)如图1所示,当小球A、B各带电q时,小球人受三个力作用,即静电斥力F二一工一琴, 4兀助r“重力。:,细线的张力T,平…     

“导体内无净电荷”演示实验

“导体内无净电荷”演示实验甘肃张掖市一中张兴虎１．实验改线目的“处于静电平衡状态厂的导体，净电荷只能分布在导体的表面，导体内部无净中荷．”导体内部无净电荷一直是学生难以接受的．本实验通过对验电器的改装，将“导体内部无净电荷”直接用实验显示在学生面前，...     

第十四届初中应用物理知识竞赛(B)卷(9年级)

一选择题(每小题3分,共巧分) 1.图1所示的是一种 按钮开关的构造截面图, 其中 A.A、B是导体,C、 D是绝缘体。 B·A、B、C是导体, D是绝缘体。 C.C、刀是导体,通、刀是绝缘体。 D.注、刀、刀是导体,C是绝缘体。 2.有人用照相机对着平面镜拍照,想拍出镜 中的人物,结果 A.他不会成     

导体的静电平衡条件及应用

导体的静电平衡条件是“静电场中的导体与电介质”一章中的重要内容之一。在学习时应深刻理解和掌握下列概念:(1)何谓导体处于静电平衡状态?(2)导体处于静电平衡状态时的条件是什么?为什么会有这些条件?(3)导体处于静电平衡状态时,电荷(导体原来带电或原来不带电)是如何分布的?为什么会有电荷的重新分布?(4)怎样运用导体的静电平衡条件及场强迭加原理求解简单问题中导体的电荷分布,以及场中有导体存在时的场强和电势的分布。     

静电平衡时导体的近端和远端

如图1所示,将不带电的导体A放在带电体B附近,由于静电感应,必有：（1）导体A的两端出现等鞋异种感应电荷,近端（相对B）电荷与B所带电荷异号,远端电荷与B所带电荷同号．     

对电场分布变化问题的论析

问题 :将一半径为 R1、电量为 q的导体球 A,同心地放在另一个电量为 Q,内外半径分别为 R2 和 R3的导体球壳 B的内部 ,并用不接触 B的细导线穿过小孔将 A接地 ,如图 1所示 ,试问 :A球接地前后 ,它们的电荷及空间场强的分布有何不同 ?图 1　　　　　　　　图 2分析 :A球不接地时 ,由于静电感应 ,B球的内外表面上将分别出现电荷 - q和 q(图 2 ) .但 B球的净电荷数量仍为 Q.由于对称性 ,此时各球面上的电荷分布都是均匀的 .根据场的叠加原理 ,空间每一部分的电场都是由 A球表面和 B球壳内、外表面的电荷共同产生的 ,其结果是 :1在 A…     

关于导体处于静电平衡状态时的充要条件

国内常见的电磁学教材中所论述的导体静电平衡的条件都是：导体内部的场强处处为零。有的教材[1]在谈及此问题时还专门说明：“上述条件是必要的,同时也是充分的,关于充分的证明需要用到静电场边值问题的唯一性定理”。对此,我们有不同看法。首先,不能利用静电场边值问题的唯一性定理来证明静电平衡的充分条件,因为这个定理是以静电平衡为前提建立的,而静电平衡在这里已不是已知的前提而是待证的结果,如此引用就犯了因果倒置的逻辑错误。其次,唯一性定理要求每一导体的电势或每一导体的总电量已知,但在我们待证的问题中只知道场强…     

制作各种低成本验电球

1 制作必要性 人教版高中物理第二册电场一章中静电屏蔽一节,讲解静电平衡状态(处于静电平衡状态的导体,内部的场强处处为零)时,配合法拉弟球(空心球形导体)做验证这一结论的实验时必需要用验电球;此外,在这一章的P117的静电感应、P118的带电小球所受电力大小比较及P126的静电屏蔽三个演示实验中,给枕形导体、球形导体带电时,最好用验电球从起电机上转移电荷(因此,又将验电球称移电球);另外,做许多静电趣味实验时也离不开验电球.     

运用欧姆定律易错点分析

易错点一:忽视定律成立的条件例1关于电流跟电压、电阻的关系的正确说法是().A.导体中的电流跟导体两端的电压成正比B.导体中的电流跟导体的电阻成反比C.导体中的电阻与导体中的电流成反比,跟导体两端的电压成正比D.导体电阻一定时,导体中的电流跟这段导体两端的电压成正比错解:选A、B.解析:造成错解的原因在于忽视了欧姆定律成立的条件:(1)在电阻