高二新课                       电场                        2006-09-15

§13.4 静电屏蔽

要    点：知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态；

理解静电平衡时，导体内部的场强处处为零，电荷只分布在导体的外表面上；

知道静电屏蔽及其应用．

教学难点：空腔导体静电平衡时空腔内的场强处处为零

考试要求：

课堂设计：本教材重视推理的过程，着重说明导体内部的合场强为零时，达到静电平衡状态．教学中务必使学生清楚地知道这个推理过程，这样才能做到，不仅知道结论，而且知道这个结论是怎样得来的，以加深理解．讲解这节教材，还要重视实验，使学生在理论和实际的结合中理解知识．因此，要做好法拉第圆筒实验．讲解静电屏蔽，同样需要使学生在理论和实际的结合中理解知识．一方面要使学生理解把导体挖空这个推理过程，同时要做好实验，让学生清楚地看到屏蔽现象．

解决难点：通过受力分析使学生知道，合场强为零的推理过程。通过实验让学生加深理解。

学生现状：对电场知识类了解不深，不能灵活运用受力分析比较薄弱。

培养能力：分析综合能力，理解推理能力

课堂教具：法拉第圆筒实验

一、引入

【问】导体的重要组成是什么，为什么它可以导电？

分析：导体之所以可以导电是由于内部含有大量的可自由移动的电子。

【问】什么是静电感应现象？静电感应的实质是什么？

分析：将不带电的物体靠近带电体时，导体上就带电了，靠近导体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应现象。静电感应的实质是物体中正负电荷的分开，电荷从物体的一部分转移到另一部分。我们把这些电荷叫感应电荷。

【问】是什么力使导体中的正负电荷分开，电荷重新分布后，导体会发生什么样的变化呢？

二、静电平衡

分析：将一不带电导体靠近带电体时，导体即处于带电导体所形成的电场中，导体内的自由电子在电场力的作用下，逆着电场线定向移动，使导体的一侧聚集负电荷，而导体另一侧聚集了正电荷。

【问】由于自由电子的定向移动后，导体内部的场强有什么变化？

分析：导体两侧出现的正负电荷在导体内部产生反方向的电场E’（感应电场），这个E’与外电场E₀叠加对原电场起了抵消的作用。

【问】电子的定向移动能否持续不断地进行下去？

分析：只要E’≠ E₀，自由电子在电场力的作用下就继续移动，导体两侧的正负电荷就继续增加，物体内部的电场就进一步消弱，当导体内部合场强等于零时，导体内的电子就不再做定向移动。

总结：导体中（包括表面）没有电荷移动的状态叫静电平衡状态，处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零。

例题：如图所示，长为 l的导体棒原来不带电，现将一带电量为Q的正点电荷放在距棒左端R处。当达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场如何？

分析：达到静电平衡后，导体内部的场强为零，这是点电荷和棒上感应电荷在棒内产生的场强的矢量和．

　　点电荷在棒内中点处产生的场强 ，方向沿棒指向背离点电荷．

　　则感应电荷在棒内中点处产生的场强为，负号表示方向与E₁方向相反，即沿棒指向点电荷．

【问】处于静电平衡的导体内部有没有电荷？

分析：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零。则导体的内部就没有电荷，因为如果导体内部某处有电荷，它附近的场强就不可能为零，导体就不能处于静电平衡状态。所以静电平衡后，所带的电荷分布在导体的外表面上。

三、静电屏蔽

   把一个实心导体挖空，变成一个导体壳，在静电平衡状态下，壳内的场强处处为零，这样，导体壳就可以保护它所包围的区域不受外部电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽

实验演示：

图甲：验电器受到外电场的影响，图乙：金属罩能把外电场挡住，使罩内不受外电场的影响。

 静电屏蔽的应用：小鸟为什么能在鸟笼里安然无恙；

电学仪器和电子设备外面套有金属罩

通信电缆的外面包一层铅皮。

小结：

  1．电感应现象的原因：

  2．静电平衡状态的导体内部场强处处为零；

  3．静电屏蔽：金属网罩将外电场遮住，而使其内部不受外电场影响，是静电平衡下的导体，其内部场强为零的理论应用。

作业：

课后札记：

1．

2．

3．