静电平衡时带电导体电荷分布的研究
——陈超 [1**********]038
【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内部不带电且内部场强处处为零
3．通过实验验证静电平衡时导体电荷的分布情况
4. 掌握验电器的用法
【重点难点】
静电平衡状态
电场中导体电荷分布的特点
【教学方法】
假设法、实验法
【教学过程】
(一) 复习提问
1、静电感应现象的实质是什么？
导体中的自由电荷受到电场力的作用而定向移动是产生。
2、什么是静电平衡？
导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。
(二) 实验理论部分
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
3
上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线
二、验电器的原理
验电器的工作原理是利用了电学中同种电荷相互排斥的原理制成的。每个验电器上都有两块可以自由张开的金属片，当把验电器拿去检验某物体带不带电和所带的电量多少时，如果物体不带电，则金属片上没有电传到这里，金属片保持原样不动，当物体带电时，便有电传到验电器的金属片上，因为两片金属片上有相同种的电荷，便会产生相互排斥的力，从而使两金属片张开，当物体所带的电量越多，金属片上传来的电也就越多，排斥力也就越大，金属片张开的角度也就越大，我们通过观察金属片的张开情况便知道物体带不带电和带电的多少了。
三、实验步骤
1. 准备实验器材
两个验电器 一个带绝缘棒的金属球 起电机 一个法拉第圆筒。
2用起电机给带法拉第圆筒的验电器起电，另一个则不带电。
3用带绝缘棒的金属球去接触带电的验电器，接触法拉第圆筒的外表面，然后接触另一个验电器
4观察现象并重复第三部操作
5用带绝缘棒的金属球去接触带电的验电器，接触法拉第圆筒的内表面，然后接触另一个验电器
6观察现象并重复第五部操作
四 实验分析
先让学生自己分组讨论和总结实验现象，老师可以给以适当的引导，然后让学生分组展示各自的讨论结果，然后老师纠正并总结出最后的实验结果。
1 当去接触法拉第圆筒外表面后再去接触另一个验电器，发现原来带电的验电器张角变小，而另一个验电器由闭合变张开，这时说明电荷发生了转移，且电荷守恒。则法拉第圆筒外边面带电。 2 当去接触法拉第圆筒内表面后再去接触另一个验电器，发现原来带电的验电器张角不变，而另一个验电器任然是闭合状态，这时说明电荷没有发生了转移。则法拉第圆筒内边面不带净电荷。
3 综上，法拉第由于处于静电平衡状态，电荷只分布于其外表面上，导体内部不带净电荷。
与带电球内壁接触后
与外壁接触
静电平衡时带电导体电荷分布的研究
——陈超 [1**********]038
【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内部不带电且内部场强处处为零
3．通过实验验证静电平衡时导体电荷的分布情况
4. 掌握验电器的用法
【重点难点】
静电平衡状态
电场中导体电荷分布的特点
【教学方法】
假设法、实验法
【教学过程】
(一) 复习提问
1、静电感应现象的实质是什么？
导体中的自由电荷受到电场力的作用而定向移动是产生。
2、什么是静电平衡？
导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。
(二) 实验理论部分
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
3
上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线
二、验电器的原理
验电器的工作原理是利用了电学中同种电荷相互排斥的原理制成的。每个验电器上都有两块可以自由张开的金属片，当把验电器拿去检验某物体带不带电和所带的电量多少时，如果物体不带电，则金属片上没有电传到这里，金属片保持原样不动，当物体带电时，便有电传到验电器的金属片上，因为两片金属片上有相同种的电荷，便会产生相互排斥的力，从而使两金属片张开，当物体所带的电量越多，金属片上传来的电也就越多，排斥力也就越大，金属片张开的角度也就越大，我们通过观察金属片的张开情况便知道物体带不带电和带电的多少了。
三、实验步骤
1. 准备实验器材
两个验电器 一个带绝缘棒的金属球 起电机 一个法拉第圆筒。
2用起电机给带法拉第圆筒的验电器起电，另一个则不带电。
3用带绝缘棒的金属球去接触带电的验电器，接触法拉第圆筒的外表面，然后接触另一个验电器
4观察现象并重复第三部操作
5用带绝缘棒的金属球去接触带电的验电器，接触法拉第圆筒的内表面，然后接触另一个验电器
6观察现象并重复第五部操作
四 实验分析
先让学生自己分组讨论和总结实验现象，老师可以给以适当的引导，然后让学生分组展示各自的讨论结果，然后老师纠正并总结出最后的实验结果。
1 当去接触法拉第圆筒外表面后再去接触另一个验电器，发现原来带电的验电器张角变小，而另一个验电器由闭合变张开，这时说明电荷发生了转移，且电荷守恒。则法拉第圆筒外边面带电。 2 当去接触法拉第圆筒内表面后再去接触另一个验电器，发现原来带电的验电器张角不变，而另一个验电器任然是闭合状态，这时说明电荷没有发生了转移。则法拉第圆筒内边面不带净电荷。
3 综上，法拉第由于处于静电平衡状态，电荷只分布于其外表面上，导体内部不带净电荷。
与带电球内壁接触后
与外壁接触