高三物理静电感应、电容器及带电粒子在电场中运动-讲义（教师版）.pdf

静电感应、电容器及带电粒子在电场中运动

课前回顾

1.思考：比较两点电势能高低有什么方法？

【备注】

（1）、看电势的变化

（2）、看电场力做功

（3）、根据能量守恒

2.思考：等量同种电荷形成的电场，从中点沿着中点到无穷远，电场强度的大小如何变化？

【备注】

先变大再减小．

2.思考：比较两点电势有哪些途径?

【备注】

（1）、依据电场线方向（如果两个点不在同一直线，用等势线把两个点转换到同一电场

线）；

（2）、依据电场力做功（算,看其正负）；

（3）、看电势能的关系；

（4）、场源电荷．

一、静电感应

1.静电平衡

（1）静电平衡：导体中没有电荷定向移动的状态，叫做静电平衡状态．

（2）特征：

①导体内部的场强处处为零；（外电场和感应电荷电场的合场强）

②导体是等势体，表面是等势面；

③导体表面上任一点的场强方向跟表面在该点的切面垂直；

④导体所带的电荷分布在导体表面上．越尖锐的地方电荷密度越大，凹陷的位置几乎没有电

荷．

思考：为什么导体达到静电平衡后，自己是等电势体？

【备注】

因为只有导体内部场强为0，才能达到静电平衡.如果电势不相等,就会产生场强，使自由电

1

子发生移动，直到达到静电平衡，即导体内场强处处为0．

典例剖析

1.不带电的金属导体的内部电荷包括自由电子和金属离子（即金属原子失去自由电子后的剩余

部分），如图所示为导体内部电荷的简化示意图，其中“”表示自由电子，“”表示金属离子．

把导体放到电场强度为的匀强电场中，由于库仑力的作用，导体内部的电荷将重新分布．下图是

同学们画出的四幅图，其中A、B两图描述了导体刚放入电场未达到静电平衡状态时，自由电子和金

属离子的定向运动情况（图中箭头代表它们定向运动的方向）；C、D两图描述了导体达到静电平衡

后，自由电子和金属离子的分布情况．则下图的四幅图中，可能正确的是（）

A.B.

C.D.

【备注】【选题理由】考察静电平衡的本质．

【答案】AC

【解析】达到静电平衡的导体，内外，正电荷固定不动，负电荷在外电场的作用下，向左移

动，之后保持平衡．

故选AC．

【标注】【知识点】静电平衡及其特征

2

2.如图所示，一个原来不带电的半径为的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放一个电荷量为的点

电荷，点电荷到金属球的球心距离为．达到静电平衡后，下列说法正确的是（）

A.金属球的左侧感应出负电荷，右侧感应出正电荷

B.点电荷在金属球内产生的电场的场强处处为零

C.金属球最左侧表面的电势高于最右侧表面的电势

D.感应电荷在金属球球心处产生的电场场强大小为

【备注】【解题技巧】静电平衡的导体是等势体．

【答案】D

【解析】A选项：金属球内右侧应出负电荷，左侧感应出正电荷，故A错误；

B选项：点电荷在属球内产生的电场水平向左，故B错误；

C选项：金属球处于静电平衡．为等势体，故C错误；

D选项：感应电荷在球心处产生时电场强度与产生的大小相等，方向相反，，故

D正确．

故选D.

【标注】【知识点】静电平衡及其特征

夯实基础

3.一金属容器置于地面上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示．容器

内表面为等势面，、为容器内表面上的两点．下列说法正确的是（）