高中物理教师II三步教你快速正确处理静电平衡问题,百分百能拿分

静电平衡问题其实是一种很简单的问题,但是很多学生不管是在平时的练习或考试中,每逢静电平衡问题都常常“避之不理”,生怕被静电平衡问题耗尽了“心血”。学生们这么怕静电平衡问题,原因在于他们没有真正地理解什么叫静电平衡;更加不懂得判断什么是静电平衡问题,脑中常常记得的仅仅就是:静电平衡导体内部处处场强为零……

第一步:知道什么叫静电平衡,懂得判断什么是静电平衡问题

①静电平衡:处于静电场中的导体,当导体内部(包括表面)的自由电荷不再发生定向移动时,我们就说导体达到了静电平衡状态。出现静电平衡状态的原因是:导体在外电场的作用下,两端出现感应电荷,感应电荷产生的电场和外电场共同的作用效果,使得导体内部的自由电荷不再定向移动。(注意:导体内部自由电荷杂乱无章的热运动仍然存在着)

②静电平衡问题:静电平衡问题都有一个特点就是一个不带电的导体(金属球或金属棒等)放进电场(电荷)中或者是缓慢靠近(不接触)一个带电小球;

第二步:理解静电平衡导体内部场强处处为零的原因

导体在外电场的作用下,两端会出现感应电荷(远同近异),此时感应电荷也产生一个电场,我们把它叫做内电场(只要有电荷存在就有电场);那么导体内部的场强E就是外电场E外和感应电荷产生的内电场E内的叠加,即E是E外和E内的矢量和。

当导体处于静电平衡状态时,在导体内部任意一个地方必定有感应电荷产生的内电场与外电场大小相等、方向相反这样的一种关系,即:E=-E ;所以静电平衡导体内部场强为零。

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第三步:静电平衡问题常见问题的解题总结

(1)在静电平衡中,导体内部场强为零。

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(2)在静电平衡中,感应电荷在某一点产生的电场强度与外电场在这一点产生的电场强度大小相等、方向相反。

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(3)在静电平衡中,导体是一个等势体,导体上各处电势相等;不同导体的电势通过外电场的电场方向判断:沿着电场线方向电势降低。

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(4)在静电平衡中,用手触摸某导体任何部分,其实就是导体通过人体与大地构成一个“大导体”,这个“大导体”同样能达到静电平衡,所以此时导体也是一个等势体,各处电势相等。特别注意:此时原来的导体离场源电荷较近,感应出异种电荷,即导体此时仅带异种电荷。

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(5)一个绝缘导体向点电荷(或带电体)缓慢靠近的过程中认为导体一直处于静电平衡。

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典型案例:

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