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第 4 节静电的防止与利用物理观念科学思维科学探究1.知道什么是静电平衡状 1.观察演示实验并对实验现象态，能说出静电平衡状态会根据静电分析，体会运用所学知识进行核心下的导体特点。
平衡条件求分析推理的方法。
素养2.知道导体上电荷的分布解感应电荷 2.查阅并搜集资料，了解静电屏特征，了解尖端放电、静产生的场强。
蔽和静电吸附在技术和生活中电屏蔽现象及其成因。
的应用。
知识点一静电平衡状态、导体上电荷的分布[ 观图助学 ](1)(2)如图所示，当一个带电体靠近不带电导体时，由于导体内的自由电子受到静电力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷，这就是前面学习的静电感应现象。
① 这种定向移动是无休止的吗？② 电荷的移动对导体内部的电场有影响吗？1.静电感应现象：把导体放入电场中，导体内部的自由电荷在静电力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象。
2.静电平衡状态导体中 (包括表面 )自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。
3.静电平衡状态下导体的特点(1)处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。
(2)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直。
4.导体上电荷的分布(1)处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。
(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积上的电荷量 )越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
[ 思考判断 ](1)处于静电平衡状态的导体，表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面可能垂直，可能平行，也可能成任意夹角。
(×)(2)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场强度为0，所以处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。
(√)知识点二尖端放电、静电屏蔽和静电吸附[ 观图助学 ](1)避雷针的作用是什么 (如图甲所示 )?(2)飞机在云层与云层之间飞行或起飞、着陆时都有可能遭遇雷击(如图乙所示 )。
第二章静电场与导体教学目的要求：1、深入理解并掌握导体的静电平衡条件及静电平衡时导体的基本性质，加深对高斯定理和环路定理的理解，结合应用电场线这一工具，会讨论静电平衡的若干现象，会结合静电平衡条件去理解静电感应、静电屏蔽等现象，并会利用前章的知识求解电场中有导体存在时的场强和电势分布。
2、确理解电容的概念，并能计算几种特殊形式的电容器的电容值。
3、进一步领会静电能的概念、会计算一些特殊带电导体的静电能。
4、深刻理解电场能量的概念，会计算电场能。
教学重点：1、静电场中的导体2、电容和电容器教学难点：1、静电场的唯一定理§2.1 静电场中的导体§2.2 电容和电容器§2.3 静电场的能量§2.1 静电场中的导体1、导体的特征功函数（1）金属导体的特征金属可以看作固定在晶格点阵上的正离子（实际上在作微小振动）和不规则运动的自由电子的集合。
①大量自由电子的运动与理想气体中分子的运动相同，服从经典的统计规律。
②自由电子在电场作用下将作定向运动，从而形成金属中的电流。
③自由电子的平均速率远大与定向运动速率。
（2）功函数金属表面存在一种阻止自由电子从金属逸出的作用，电子欲从金属内部逸出到外部，就要克服阻力作功。
一个电子从金属内部跑到金属外部必须作的最小功称为逸出功，亦称功函数。
2、导体的静电平衡条件（1）什么是静电感应？当某种原因（带电或置于电场中）使导体内部存在电场时，自由电子受到电场力的作用而作定向运动，使导体一侧因电子的聚集而出现负电荷布另一侧因缺少电子而有正电荷分布，这就是静电感应，分布在导体上的电荷便是感应电荷。
（2）静电平衡状态当感应电荷在导体内产生的场与外场完全抵消时，电子的定向运动终止，导体处于静电平衡状态。
（3）静电平衡条件所有场源包括导体上的电荷共同产生的电场的合场强在导体内部处处为零。
静电平衡时：①导体是等势体。
②导体外表面附近的电场强度与导体表面垂直。
ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＷＯＲＬＤ・技术交流
４结论
综上所述，本文从麦克斯韦方程组中的电场高斯定理出发，
利用有限元数值计算方法定量仿真分析了金属球在点电荷静电场
中的感应电荷分布情况。当将孤立金属球放置到点电荷附近时， 在静电场的作用下金属球内部的正负电荷会分开，从而产生感应 电荷。感应电荷仅分布着金属导体表面，其靠近源电荷端感应出 异种电荷且与源电荷距离最近点的感应电荷密度最大，同时远离 源电荷端会感应出源电荷的同种电荷且与源电荷距离最远点的感 应电荷密度最大。进一步分析发现：１）随着源电荷带电量的增 加，金属球上任意一点的感应电荷密度都会等比例的增加，即源 电荷带电量不会影响归一化感应电荷密度的分布；２）金属球的 半径Ｒ越大、金属球与源电荷的距离Ｄ越小，相应的感应电荷量 就会越多，而且其中Ｄ的影响更为显著。上述的分析方法是从 最基本的理论基础出发，因而可以推广到任意形状孤立导体在 任意源电荷电场中的静电感应分析，具有广泛的应用价值。 图２归一化感应电荷密度分布随（ａ）源电荷带电量、（ｂ）金属球 半径Ｒ、（ｃ）源电荷距离Ｄ的变化关系的变化关系；（ｄ）归一化总感应 电荷量（Ｑ／ ）随金属球半径Ｒ、源电荷距离Ｄ的变化关系。 参考文献 …赵升频．导体在静电场中的问题讨论Ｕ１．重庆工学院学报 （自然科学版），２００７，２１（１１）：９１—９３． ［２】朱炯名．导体的静电平衡和感应电荷Ⅱ】．物理教学，２０１１，３３（２）：５－８． ［３】胡成华．点电荷电场中金属球面上的电荷分布［Ｊ】．湖南城市 学院学报（自然科学版），２００５，１１（２）：４７—４９． ［４１江俊勤．关于静电平衡中导体感应电荷分布的问题Ｕ］＿物理 教师，２００１，２２（１１）：２９－３０． 【５】杨浩忠．关于球形孤立导体在点电荷电场中产生的感应电荷的 电量计算及分布Ⅱ】．龙岩师专学报（自然科学版），１９８９ｆｌ（２）．－７８—８３．
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松辽学刊（自然科学版），１９８９，１：６４－６６．
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导致与之相关的所有逻辑复制链路发生中断，这显然是十分严重
的；而后一种模式主要是生产中心的一个数据库分别对应容灾中 心的一个数据库，它的最大优势在于耦合度较低，逻辑复制链路 之间相互独立，互不干扰，且演练起来十分方便，配置也相对简 单，便于运维管理。在日常工作中，考虑到耦合度、管理问题以 及向未来应用级容灾的过渡我们通常可以选择后一种模式。 二是高可用模式设计。该设计也分为两种模式，即双机模式 和ＲＡＣ模式，前一模式指的是一个主节点，多个备用节点，数据 库运行在主节点上，如果主节点发生故障，就会立即启用备用 节点，从而继续对外提供数据库服务；后一模式是指多个节点 同时对外提供数据库服务，它是相当灵活的，但在现实中我们 需根据生产端数据库的实际部署来对该模式进行设置。 ２．３数据复制技术的应用前景 在灾备系统中，我们通常可以把被复制的业务数据分为两大 类：结构化数据和非结构化数据。所谓结构化数据，它是指数据 库的数据，诸如数据文件、在线日志等；所谓非结构化数据，指 的是非数据库的数据，诸￣ｌＤｏｍｉｎｏ数据、业务数据文件等。据相 关统计数据显示，业务数据绝大多数以结构化数据为主，而结构 化数据所属数据库以Ｏｒａｃｌｅ为主，大约占到了结构化数据总量的 百分之九十七。正因为如此，容灾中心采用数据复制及时就能够 较好地实现生产端到容灾端的数据库复制。随着现代应用系统的 不断发展和多样化，系统对于数据库的依赖性会越来越强烈。现 阶段，不管是金融业、政府、石化企业、电力企业、医疗机构、 教育机构等都无一例外地出现了数据库的身影，尤其是大型数据 库的身影，因此要确保系统的高效运用就必须采用先进的技术，
无可厚非，数据复制技术是一种不错的选择。
３结束语
综上所述，数据复制技术本身具有独特的优势作用，其广泛
应用的热潮已势不可挡。对于灾备系统而言，数据复制技术的深
入应用确实带来了很多好处。作为灾备系统的管理者应当时刻提
高警惕，常怀忧患意识，切实掌握好数据复制技术，这样才能真
正做好灾备系统的管理工作，确保其他日常工作的顺利开展。
参考文献
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电子世再・１０５・
