高中物理教師II三步教你快速正確處理靜電平衡問題,百分百能拿分

靜電平衡問題其實是一種很簡單的問題,但是很多學生不管是在平時的練習或考試中,每逢靜電平衡問題都常常“避之不理”,生怕被靜電平衡問題耗盡了“心血”。學生們這麼怕靜電平衡問題,原因在於他們沒有真正地理解什麼叫靜電平衡;更加不懂得判斷什麼是靜電平衡問題,腦中常常記得的僅僅就是:靜電平衡導體內部處處場強為零……

第一步:知道什麼叫靜電平衡,懂得判斷什麼是靜電平衡問題

①靜電平衡:處於靜電場中的導體,當導體內部(包括表面)的自由電荷不再發生定向移動時,我們就說導體達到了靜電平衡狀態。出現靜電平衡狀態的原因是:導體在外電場的作用下,兩端出現感應電荷,感應電荷產生的電場和外電場共同的作用效果,使得導體內部的自由電荷不再定向移動。(注意:導體內部自由電荷雜亂無章的熱運動仍然存在著)

②靜電平衡問題:靜電平衡問題都有一個特點就是一個不帶電的導體(金屬球或金屬棒等)放進電場(電荷)中或者是緩慢靠近(不接觸)一個帶電小球;

第二步:理解靜電平衡導體內部場強處處為零的原因

導體在外電場的作用下,兩端會出現感應電荷(遠同近異),此時感應電荷也產生一個電場,我們把它叫做內電場(只要有電荷存在就有電場);那麼導體內部的場強E就是外電場E外和感應電荷產生的內電場E內的疊加,即E是E外和E內的矢量和。

當導體處於靜電平衡狀態時,在導體內部任意一個地方必定有感應電荷產生的內電場與外電場大小相等、方向相反這樣的一種關係,即:E=-E ;所以靜電平衡導體內部場強為零。

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第三步:靜電平衡問題常見問題的解題總結

(1)在靜電平衡中,導體內部場強為零。

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(2)在靜電平衡中,感應電荷在某一點產生的電場強度與外電場在這一點產生的電場強度大小相等、方向相反。

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(3)在靜電平衡中,導體是一個等勢體,導體上各處電勢相等;不同導體的電勢通過外電場的電場方向判斷:沿著電場線方向電勢降低。

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(4)在靜電平衡中,用手觸摸某導體任何部分,其實就是導體通過人體與大地構成一個“大導體”,這個“大導體”同樣能達到靜電平衡,所以此時導體也是一個等勢體,各處電勢相等。特別注意:此時原來的導體離場源電荷較近,感應出異種電荷,即導體此時僅帶異種電荷。

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(5)一個絕緣導體向點電荷(或帶電體)緩慢靠近的過程中認為導體一直處於靜電平衡。

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典型案例:

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