怎样解决静电平衡问题(精)

1.3.2专题：静电平衡【教学三维目标】1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态2．理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零3．知道静电屏蔽及其应用【重点难点】静电平衡状态电场中导体的特点【教学方法】推理归纳法、问题解决法、实验法【教具准备】验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干【教学过程】(一)复习提问1、什么是静电感应现象？2、静电感应现象的实质是什么？3、在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？(二)新课教学一、电场中的导体1、 金属导体的特征：由做热振动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成2、 静电感应现象问题：在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？ 是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？金属导体内部有电场吗？答：使空间电场重新分布源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动静电平衡状态：导体（包括表面）中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态4、静电平衡状态下导体的特点：⑴内部场强处处为零（不为0则自由电子将继续移动直至合场强为0）⑵导体中没有自由电荷定向移动⑶净电荷分布在导体表面实验证明：法拉第圆筒实验⑷导体表面附近电场线与表面垂直理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面 反证法：若内部有自由电荷，则内部场强不为0，导体就不是处于静电平衡状态5上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线二、静电屏蔽1、空腔导体的特点：净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场2、 静电屏蔽外部电场对内部仪器没有影响 若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小若将球壳接地，则内外各不影响3、 应用电学仪器和电子设备外面套有金属罩通信电缆版面包一层铅皮高压带电作业人员穿金属网衣通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱(三)巩固练习例1：如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，试分析A 、B 、C 三点的场强：BA ．E A ≠0 ，EB =0 ，EC =0B ．E A ≠0 ，E B ≠0 ，EC =0C ．E A ≠0 ，E B ≠0 ，E C ≠0D ．E A =0 ，E B ≠0 ，E C =0例2：如图所示，A 、B 是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，中间用导线连接，现用一带正电的小球C 靠近B ，用手摸一下B 球，再撤去导线，然后移走C 球，则A 、B 带电情况：A ．A 球带正电，B 球带负电 B ．A 球带正电，B 球不带电C ．A 球不带电，B 球带负电D ．以上说法都不正确例3：长为L 的金属棒原来不带电，现将一带电荷量为q 的正电荷放在距棒左端R 处且与棒在一条线上，则棒上感应电荷在棒内中点O 处产生的场强的大小 ，方向 。

静电解决方案静电是我们日常生活中常遇到的问题之一。

在一些特定的环境下，静电可以给我们带来烦恼，比如电子设备损坏、电击现象等。

因此，解决静电问题成为了一个重要的课题。

本文将探讨一些常见的静电解决方案，以期能够提供一定的参考和启发。

一、防止静电产生的方法之一是通过环境控制。

我们知道，静电的形成主要是由于物体的摩擦和接触，因此我们可以采取一些措施来减少这些因素。

一方面，我们可以使用防静电材料来减少摩擦和接触时的电荷积聚。

这些材料通常具有导电性能或者抗静电特性，可以有效地消除电荷。

另一方面，调节相对湿度也是一种有效的方法。

低湿度环境容易使物体表面失去湿润，从而增强了静电的产生和积聚。

适当地提高湿度可以减少静电现象的发生。

二、除了通过环境控制来解决静电问题，还可以采用一些电气设备来进行干预。

例如，我们可以使用静电消除装置来降低静电的积聚。

这种装置通常通过放电的方式来中和物体表面的电荷，从而达到消除静电的目的。

此外，一些电气设备也可以通过引入适当的电荷来中和物体表面的静电电荷。

这种方法有效地减少了静电现象的产生。

三、除了上述的方法之外，还有一些其他的静电解决方案值得我们关注。

例如，人们可以采用跳跃电极技术来解决静电问题。

这种技术利用了电场的作用，在物体表面引入电极，从而改变电场分布，达到减少静电现象的目的。

此外，人们还可以使用接地设备来将物体与地面连接起来，从而有效地中和物体的静电电荷。

这种方法简单易行，可以广泛应用于许多场合中。

对于特定行业来说，静电问题可能具有更高的敏感度和重要性。

例如，在电子行业中，静电可以对电子元器件造成严重的损害。

因此，电子行业通常采用一些专门的防静电措施，如静电消除器、抗静电包装材料等，以保护电子设备的完整性和功能。

此外，一些行业还会严格控制工作区域的湿度和温度，以确保静电问题的最小化。

总结而言，静电问题是一个我们不可忽视的日常生活问题。

它既可能影响我们的健康和安全，也可能对行业生产造成不良的影响。

理清解决静电平衡问题的思路作者：宋红来源：《课程教育研究》2017年第50期在静电场的知识中，导体进入电场发生静电感应现象，达到静电平衡状态，这部分内容定性分析多于定量计算，学生往往感到知识抽象，分析问题困难。

正因为这部分知识抽象就更应该注重知识的形成过程，仅仅记住几个结论是远远不够的，头脑中要有正确、清晰的形成和达到静电平衡状态的动态、静态的物理图景，分析解决这类问题一般要经历以下三个思维过程才能真正透彻理解静电平衡，做到灵活应用知识。

一、了解导体电荷的分布情况把一个不带电导体放入电场中，导体中的自由电荷在电场力的作用下发生移动，电荷重新分布，即感应出正、负等量异种电荷，分居导体的两端，因电荷重新分布而使电场发生改变，在讨论静电平衡的导体时，往往应该首先关心电荷在导体表面的分布情况，其目的是为了进一步了解静电平衡导体周围的电场。

例如不带电的导体或空腔导体放入电场中时，电荷的分布，如图1-4所示。

同时应注意电场对导体电荷分布的影响，除正、负电荷的分布，还有感应电荷电量的变化。

如图1所示中，导体在移近固定的正电荷的过程中，感应电荷有何变化？另外还有孤立带电导体电荷分布及导体形状对其的影响，孤立带电导体的静电荷由于静电斥力的作用尽量分布在外表面，向外突出的地方曲率大且曲率为正，电荷分布较密，比较平坦的地方电荷分布较疏，向里凹进的地方，曲率为负，电荷分布最疏如图5所示。

二、描绘静电平衡导体周围空间的电场，分析场强和电势了解了导体表面的电荷分布，学习了静电平衡导体的特点（内部的场强必定处处为零，整个导体是等势体，导体表面是一个等势面），更理解其深刻内涵，静电平衡的导体内部场强是外电场和感应电荷电场的合场强；导体表面各点电势相等，电场线必垂直等势面，所以电场线一定垂直于导体表面；由于导体引入电场。

它的电荷重新分布，它将改变电场的电场线和等势面的分布。

例如，把一个不带电导体球引入两平行板间的匀强电场后，两平行板间的电场发生了改变，如图6、7所示。

利用电场线解决导体静电平衡问题作者：王宏理来源：《中学生数理化·教研版》2009年第07期导体静电平衡问题是高中物理的一个难点，在教学中限于中学阶段的知识结构不容易给学生讲清楚．利用电场线这一形象工具，可以使静电平衡问题的讨论方便很多．下面举例说明这种方法．在说明这种方法之前有必要先介绍一下电场线的两个基本性质.性质1 电场线发自正电荷(或无穷远)，终于负电荷(或无穷远)，在无电荷处不中断．从正电荷q发出(或终止于负电荷－q )的电场线条数为0.性质2 电场线不构成闭合曲线（或表述为:电场线上各点的电势沿电场线方向不断减小）．事实上，电场线的这两个性质正是静电场高斯定理和环路定理在一定程度上的形象体现．例1 证明感应电荷q总是小于等于施感电荷Q．证：如图1，A带正电，B为中性导体．静电平衡时，由电场线性质1，B左端一定有电场线终止．这些电场线的来源只有三种可能：（１）A上的正电荷；（２）B右端的正电荷；（３）无穷远．假设终于B左端的电场线发自B右端的正电荷．由电场线性质2，同一条电场线上不能有电势相等的点，于是B的左右两端电势不相等．这与导体在静电平衡时是等势体的结论矛盾．可见第（２）种可能性不成立．再假设终于B左端的电场线发自无穷远．由电场线性质2，有．另一方面，B右端的正电荷发出的电场线既然不能终于B左端的负电荷，就只能终于无穷远，于是有，与矛盾．可见第（３）种可能性也不成立．这样，就可以肯定终于B左端的电场线全部发自A上的正电荷．由电场线性质1，终于B左端的电场线条数为，发自A的电场线条数为．一般来说，施感电荷发出的电场线总有一些不终于B的左端．故往往有q例2 处于静电平衡的中性导体瞬间接地，总是远端电荷被中和．证：如图2，设施感电荷为正电荷．发自B右端的电场线只有两种可能的终止处，（１）B左端的负电荷；（２）无穷远．假设发自B右端的电场线终于B的左端．由电场线性质2，B左﹑右两端电势不相等．这与静电平衡时导体是等势体相矛盾．所以第（１）种可能性不成立．那么，发自B右端的电场线只能终于无穷远，即．通常认为大地与无穷远等电势．所以，在接地瞬间自由电子从电势低的大地流向电势高的导体，正电荷（远端电荷）被中和．当施感电荷是负电荷时，同样可以证明也是远端电荷被中和．例3 封闭导体壳内无带电体时，无论壳外带电体情况如何，壳内空间场强为零．证：如图３，假设壳内有一点P的场强不为零，就可以通过它作一条电场线，这条电场线既不能在无电荷处中断又不能穿过导体（静电平衡时，导体内部场强为零），就只能起于壳内壁的某一点而终于另一点．这两点既然在同一电场线上，电势就不能相等．而这与导体是等势体相矛盾．可见壳内空间各点场强为零．例4 接地的封闭导体壳外部空间无带电体时，无论壳内带电体情况如何，壳外空间场强为零．证：如图４，要证明上述结论，只须证明导体壳的外部空间不能存在电场线即可．由于导体壳是等势体，同一条电场线不能起于壳外壁某一点而终于另一点．同样，整个（物理上的）无穷远区是等势区，同一条电场线也不能起于无穷远而终于无穷远．那么，壳外如果有电场线，只能起于壳外壁终于无穷远或相反．而当壳接地时，这也是不可能的（通常认为大地与无穷远等电势）．可见，这种情形下，壳外空间不可能存在电场线，所以场强处处为零．上面我们利用电场线这一形象工具，讨论了有关导体静电平衡的几个基本问题．可以看到，这种方法的好处是在定性讨论的范围内言之有据，避免了一些“想当然”的错误．同时，对于培养学生的抽象思维能力、逻辑分辨能力也很有帮助．。

静电平衡的情况全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：静电平衡在我们日常生活中很常见，它其实是一种静电的现象。

在物体表面或处在不同状态的物体之间，由于摩擦或其他原因，可能会产生正、负电荷。

当这些电荷在物体表面分布均匀时，就达到了静电平衡。

下面我们就来详细了解一下静电平衡的情况。

我们需要了解什么是静电？静电是指物体之间由于电荷分布不均匀而产生的电现象。

通常情况下，物体的原子和分子是由正负电荷构成的，当它们分布不均匀时，就会产生静电现象。

当我们梳头发或穿脱衣服时，就会产生静电，头发被梳过后会吸引一些小东西，这就是静电的体现。

静电平衡指的是一个物体内部或表面的正、负电荷分布均匀，使得物体整体呈电中性状态。

这种状态下，物体不会表现出明显的静电现象，也就是说没有电荷聚集或流动的现象。

静电平衡的情况有很多种，最常见的情况是通过接地或对接触物体进行处理来实现静电平衡。

当一个带有正电的物体通过接地或与一个带有负电的物体接触后，正负电荷会互相吸引，直到两者达到电中性。

这样，物体内部的电荷分布就会达到平衡状态。

静电平衡也可以通过适当设计或防护措施来实现。

在电子生产中，通过在设备表面喷涂特殊的涂层或放置抗静电垫来防止静电积聚，从而实现静电平衡。

这些措施可以有效减少静电对设备的影响，保证设备的安全运行。

静电平衡不仅在工业生产中起着重要作用，在日常生活中也同样重要。

电子产品的使用过程中容易受到静电干扰，如果没有静电平衡保护，可能会导致设备损坏或故障。

正确理解和处理静电平衡是非常重要的。

静电平衡是一种重要的物理现象，它在日常生活和工业生产中都有重要的应用。

通过适当的处理和防护措施，可以有效实现静电平衡，避免静电带来的负面影响。

希望每个人都能认真对待静电平衡问题，保障设备和人员的安全。

【本段文字共457字】接下来我们再来看一些关于静电平衡的案例和应用。

在化工领域，静电平衡是非常重要的。

在生产过程中，由于化学原料之间的摩擦或接触等方式，容易产生静电，并且这些静电可能会引发火灾或爆炸。

带电导体静电平衡
带电导体静电平衡是指当一个导体带有静电荷时，其内部电场和外部电场达到平衡状态的现象。

这种平衡状态是由于导体内部的自由电子在电场作用下移动，使得导体内部电荷分布达到均衡，从而抵消外部电场的作用。

在带电导体静电平衡的状态下，导体表面的电荷密度是均匀的，且电场强度在导体表面处垂直于表面。

这种平衡状态对于电学实验和应用非常重要，因为它可以保证实验结果的准确性和设备的正常运行。

在实际应用中，带电导体静电平衡的状态可以通过以下几种方式实现：
1. 通过接地消除静电荷：当一个带有静电荷的导体与地面相连时，导体内部的自由电子会流向地面，从而消除导体表面的静电荷，使得导体达到静电平衡状态。

2. 通过电场屏蔽实现静电平衡：当一个带有静电荷的导体被放置在另一个带有相反电荷的导体附近时，两个导体之间会形成电场屏蔽，从而使得导体内部的电荷分布达到均衡，达到静电平衡状态。

3. 通过电容器实现静电平衡：当一个带有静电荷的导体与另一个带有相反电荷的导体之间形成电容器时，两个导体之间会形成电场，从而使得导体内部的电荷分布达到均衡，达到静电平衡状态。

带电导体静电平衡是电学实验和应用中非常重要的现象，它可以保证实验结果的准确性和设备的正常运行。

在实际应用中，我们可以通过接地消除静电荷、电场屏蔽和电容器等方式实现静电平衡状态。

高中物理解答静电题的技巧与方法静电是物理学中一个重要的概念，也是高中物理中常见的题型之一。

在解答这类题目时，有一些技巧和方法可以帮助我们更好地理解和解决问题。

本文将介绍一些解答静电题的技巧和方法，并通过具体示例进行说明。

首先，了解静电的基本概念是解答静电题的关键。

静电是由于物体带电而产生的现象，其中包括正电荷和负电荷的相互作用。

在处理静电问题时，我们需要根据题目中给出的条件判断电荷的正负性，并确定电荷之间的相互作用方式。

其次，了解库仑定律对于解答静电题也非常重要。

库仑定律描述了两个电荷之间的相互作用力。

根据库仑定律，两个电荷之间的相互作用力与它们的电荷量成正比，与它们之间的距离的平方成反比。

这意味着当电荷量增大或距离减小时，相互作用力会增大。

在解答静电题时，我们可以利用库仑定律计算电荷之间的相互作用力。

进一步，在解答静电题时，我们也需要掌握电场的概念和计算方法。

电场是描述电荷对周围空间产生的作用的物理量。

根据电场的定义，我们可以通过电场的公式计算电场的强度。

通过计算电场的强度，我们可以了解电荷在电场中的力和运动情况。

在解答静电题时，我们可以利用电场的概念和计算方法，计算电荷在电场中的受力和运动情况。

在解答静电题时，一种常见的方法是使用静电平衡的原理。

静电平衡指的是在一个封闭的系统中，各个电荷之间的力和电场力相互平衡，使得系统保持静止。

根据静电平衡的原理，我们可以通过平衡条件来解答静电题。

例如，当一个带电体静止在一个电场中时，我们可以通过平衡条件来计算带电体受到的电场力和重力的平衡情况。

另外，解答静电题时，我们还需注意电场线的方向和性质。

电场线是描述电场分布的一种方法，通过画出电场线，我们可以直观地了解电场的方向和强度。

在解答静电题时，我们可以根据电场线的方向和性质来判断电荷的分布和相互作用方式。

为了更好地理解和解答静电题，我们可以通过具体的例子来说明以上的技巧和方法。

例如，考虑一个带正电的球和一个带负电的棒子，它们之间的距离为d。

导体静电平衡时的讨论方法高中阶段，关于静电平衡状态及其应用，历来是物理教学中的难点，同时，也是历年高考的一个热点。

由于中学生知识储备所限，教师不能用高斯定律及环路定理来讨论静电学的问题。

这就遇到一个困难：正确地讨论必须遵从静电学的这两个基本定律，而应用这两个规律又常涉及过多的数学知识。

笔者发现，克服这个困难的办法就是，从静电平衡的性质出发，必要时借助电场线这一形象工具，就可以定性讨论有关静电平衡的问题。

现通过几个具体实例分析说明如下。

例1 证明在图1的静电感应现象中，导体B左端的感应负电荷绝对值qB 小于或等于施感电荷qA。

证明：根据电场线的性质，B的左端一定有电场线终止于其负电荷。

这些电场线不能从没有电荷的地方发出，它们的发源地只有三种可能：①A上的正电荷；②B右端的正电荷；③无穷远。

下面先用反证法排除掉②③两种可能。

假设终于B左端的电场线发自B右端的正电荷，根据电场线的性质，同一条电场线上不能有电势相等的点，于是B的左、右两端电势不等，这就与导体在静电平衡时是等势体的结论矛盾，可见第②种可能性不成立。

再假定终于B 左端的电场线发自无穷远，根据电场线的性质，就有U∞>UB。

另一方面，B右端的正电荷发出的电场线既然不能终止于B左端的负电荷，就只能终止于无穷远，于是又有U∞UB矛盾，可见第③种可能性也不成立，于是，我们肯定终于B左端的电场线全部发自A上的正电荷。

再根据电场线的性质，电场线的条数与电荷量有关，由于终止于B左端的电场线的条数必然小于或等于A发出的电场线条数，因此可得出结论qB≤qA。

一般来说，施感电荷发出的电场线总有一些不终止于B的左端，故往往有qB例2，中性封闭金属壳内有一个电荷量为q的正电荷，如图2，求壳内、外感应电荷的数量。

解析：根据电场线的性质，假设 q的电荷总共发出n条电场线，这n条电场线既不能在无电荷处中断，又不能穿过导体(内部场强为零)，就只能终于壳的内壁，故壳内壁的总电量一定为-q。