静电感应起电测试题含解析
1.1
对感应起电一道习题的解析
对静电感应起电,有这样一道题:当带正电导体A靠近一个绝缘导体B时,由于静电感应,B两端感应出等量异种电荷。将B左端接地,绝缘导体B带何种电荷
错误的解答:多数学生认为,由于静电感应导体B左端带负电,右端带正电。左端接地电荷被导走,导体B带正电。
正确的解答:接地后B整个物体相当于近端,大地为远端,所以B带负电。
解答完此题后脑海闪出一个问题,导体一端接地,分离后电荷在导体上究竟是如何分布的实验验证
(一)实验器材
J2310感应起电机(一个)、带有金属箔片的绝缘导体A与B(一对)、绝缘球形导体C(一个)、验电器(一个)、橡胶棒(一个)、毛皮(一片)。
(二)实验过程
1.使绝缘球形导体C带负电。
方法:摇动起电机,使其起电机一极与C接触。用毛皮摩擦过的橡胶棒与验电器的小球接触,使它带上负电。使球形导体接触验电器,发现验电器金属铂片张开的角度变大,说明球形导体代的是负电荷。
2.探究当导体一端接地时,电荷在导体的分布情况。
(1)使B端接地,观察现象。过程:当绝缘导体A与B靠在一起,放在带负电的绝缘导体C旁边,发现AB两端箔片都张开。用手摸一下B端,发现B端箔片合拢,A端箔片仍张开,如图1。移开手指,发现AB两端箔片没有变化。移去C发现A端箔片张角减小,B端箔片张开。分开AB,发现AB两端箔片仍张开。用验电器检验枕形导体AB两端带的都是正电。当用手摸A端时,以上观察结果没有变化。
分析:用手摸一下导体B端,人便把导体与大地连通,使大地参与了电荷转移。因此,导体本身的电荷不再守恒,而是导体与大地构成的系统中电荷守恒。由于静电感应,A端仍为正电荷,大地远处感应出等量负电荷,则B端的负电荷通过人体流走,B端不带电,即此时电荷只分布在A端。移开手指,大地与导体分离,由于异种电荷相互吸引,正电荷仍分布在A端。移去C后,A端电荷在AB上重新分配,使得AB都带上正电荷。当用手摸A端时,分析相同。
图解:如图2。
(2)用手摸一下A端,移去手指,分开AB,发现A端箔片仍张开,B端箔片仍合拢,移去C,A端箔片仍张开,B端箔片仍合拢。用验电器检验A带的是正电。当用手摸B端时,以上观察结果没有变化。
分析:用手摸一下导体A端时,由于静电感应,A端仍为正电荷,大地远处感应出等量负电荷,则B端的负电荷经A端通过人体流走,B端不带电,所以B端箔片合拢。先分开AB,后移去C,则A端电荷不能重新分配给B,所以A带正电,B不带电。图解:如图3。
(3)使C带上正电荷重复以上实验过程,现象同上。分析:C带正电荷,由于静电感应则A端感应出负电荷,大地远端感应出正电荷,负电荷会通过手指流入B端中和其上正电荷,使得B端不带电。
三、小结
通过此实验把微观世界宏观展现。明确了枕形导体静电感应时,当导体一端接地,导体带上异种电荷,但电荷只分布在靠近带电体的一端。移去带电体后,电荷才重新分布在整个导体上。如果接地后分开枕形导体,则使得电荷只分布在靠近带电体的一端。同时使学生对静电感应及电荷守恒定律有了更进一步认识,处理此类习题时,能够快速的选择出正确答案,为讲解习题找到一种新的方法──实验法。