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教学案 9 静电现象的应用
如图 1 所示，把一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，从而
使导体两端出现等量异号电荷．请思考下列问题：
[问题 1]
(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？
(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？
[要点提炼]
1．处于静电平衡状态的导体，内部的电场场强处处为 ，该场强
指的是 ．
[问题 2]
1．导体内部有电场线吗？ 2．怎样理解导体内外电势变化的特点？
[要点提炼]
2．导体内部 （有或没有）电场线，处于静电平衡状态的整个导体是个 ，
它的表面是个 。
[问题 3]
1．导体表面附近电场线应该怎样画？ 2．怎样理解导体外部的电场线的特点？
[要点提炼]
3．处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一点的场强方向必定与这点的 ．
[问题 4]
1．当导体处于静电平衡时，电荷在导体上如何分布？内部是否还有电荷？
2． 形状不规则的带电体， 表面上各处的电荷分布有啥特点？其附近场强是否相等？
[要点提炼]
4．处于静电平衡状态的导体，内部 （有或没有）电荷，电荷只分布在 ；
越尖锐的位置电荷密度 。电场线越 。
[问题设计]
1．避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，如图 2 所示，其原
理是什么？
2．图 3 所示，处于静电平衡状态的导体，其内部场强处处为零，若导
体是空心的，则空心部分的场强怎样？静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？
[要点提炼]
1．尖端放电不是导体尖端失去电荷，而是与导体尖端的电荷符号相反
的粒子被 到尖端，尖端上的电荷被 ．
2．导体壳或金属网罩(无论接地与否)可以把外部电场屏蔽，使其内部
不受 的影响．
例 1 处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是( )
A．导体内部无任何电场
B．外电场不能进入导体内部
C．所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零
D．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零
针对训练 如图 4 所示，在孤立点电荷＋Q 的电场中，金属圆盘 A 处于静电平衡状态，若金属
圆盘平面与点电荷在同一平面内， 在圆盘 A 内做出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线 试
(用实线表示电场线， 求严格作图)． Q 距圆盘圆心为 r，
要 若 则圆盘上的感应电荷产生的电场强度？
例 2 如图 5 所示， 绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器 A 和一个带正电荷的空腔导体 B. 在
下列实验方法中能使验电器箔片张开的是( )
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A．用取电棒 C(带绝缘柄的导体棒)先跟 B 的内壁接触一下后再跟 A 接触
B．用取电棒 C 先跟 B 的外壁接触一下后再跟 A 接触
C．用绝缘导线把验电器 A 跟取电棒 C 的导体部分相连，再把取电棒 C 与 B 的内壁接触
D．使验电器 A 靠近 B
例 3 下列实验中，验电器的金属箔片会张开的是( )
学案 9 静电现象的应用
《答案》
一、静电平衡状态下导体的电场
[问题 1]
（1）自由电子受到了外界电场的电场力作用，该电场力驱动
自由电子向左定向运动。
（2）自由电子不会一直定向运动，当感应电荷产生的与外界电场 E0 反向电场 E/逐渐增大到与
之相消，即合场强为零时，后续的自由电子便停止定向运动。
[要点提炼]
1．零；合场强．
二、静电平衡状态下导体及周围电势变化特点
[问题 2]
1．导体内部没有电场线。
2．指向导体的电场线电势逐渐降低，至导体时，电势不再降低，在导体内部，电势维持不变，
出导体表面后，沿着电场线电势继续降低。
[要点提炼]
2．没有；等势体；等势面。
三、静电平衡状态下导体周围电场线特点
[问题 3]
1．导体表面附近电场线与导体表面垂直（如图所示，图中假定导体平面足够
大，不考虑导体边缘效应）
2．导体外部电场线发生弯曲，这是由于感应电荷叠加的结果。
[要点提炼]
3．表面垂直。
四、静电平衡状态下导体上电荷的分布
[问题 4]
1．电荷仅分布在导体的外表面，内部没有电荷。
2．越尖锐的位置，电荷分布越密集，场强越大，凹陷处几乎没有电荷，此处场强几乎为零。
[要点提炼]
4．没有；外表面；越大；密集。
五、尖端放电和静电屏蔽
[问题设计]
1．由于静电感应，避雷针尖端集聚了电荷，周围场强很大，使空气分子产生了电离现象。异
种电荷中和了避雷针上聚集的电荷，同种电荷远离避雷针，好像避雷针上的电荷飞出去了。其本质
是中和，高层建筑顶端不带电，自然就避免遭受雷击。
2．导体的外壳会对它的内部起到"保护"作用，使它的内部场强依然为零，外界电场"似乎
无法进入内部" 置的仪器等设备不受外界影响，也不会遭受雷击。 ，内
[要点提炼]
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1．吸引；中和。 2．外接电场。
一、对静电平衡的理解
例1 D
针对训练 电场线如图实线所示，
感应电荷产生的电场强度 E = k Q 方向由球心指向点电荷 Q
r2
二、静电平衡导体的电荷分布
例 2 BCD
三、对静电屏蔽的理解
例3 B
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