“遠近觀”與“整體觀”-靜電平衡問題巧處理

在學習“電場中的導體”這部分內(nèi)容時，許多學生反映，即使把處于靜電平衡狀態(tài)導體的特點記得很清楚，但在處理具體問題時，往往仍感到不能靈活運用。筆者經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，用“遠近觀”及“整體觀”的觀點來處理這類問題，不僅易于掌握，而且簡單快捷。

“遠近觀”是指：處于靜電平衡狀態(tài)的導體，離場電荷較近和較遠的兩端將感應出等量的異種電荷，而導體的中間部分因感應電荷極少，可認為無感應電荷產(chǎn)生，如：圖示一。

“整體觀”是指：當把兩個或多個原來彼此絕緣的導體接觸或用導線連接時，就可把它們看作是一個大導體，再用“遠近觀”判斷它們帶電情況，如：圖示二。有些問題中所提到的“用手觸摸某導體”其實就是導體通過人體與大地構(gòu)成一個大導體。

例１：如圖三，不帶電的導體Ｂ在靠近帶正電的導體Ａ后，Ｐ端及Ｑ端分別感應出負電荷和正電荷。此時若用導線將Ｑ端接地，然后斷開，再取走Ａ，則導體Ｂ將帶何電荷？

分析與解釋：用導線將Ｑ接地后，導體Ｂ與地球構(gòu)成一個大導體，其距Ａ較近的為Ｐ端，仍帶感應負電荷；其距Ａ較遠處，不再是Ｑ端，而是地球，將感出正電荷；而Ｑ端成為大導體的中間部分將不會有感應電荷。所以，導體Ｂ將帶負電荷。

另外，用此法也易判斷，此題中Ｂ導體Ｐ端接地，經(jīng)過上述分析，其結(jié)論如上。

例２：如圖示四，空腔導體Ａ不帶電，金屬Ｂ置于Ａ內(nèi)，并通過導線和開關(guān)連接。Ｓ斷開時，Ｂ帶負電。若將Ｂ與Ａ的內(nèi)壁接觸，則接觸后Ｂ的帶電情況如何？此后若把Ｂ恢復原位置再將開關(guān)Ｋ閉合，Ｂ的帶電情況又如何？

分析與解釋：Ｂ與Ａ接觸構(gòu)成一個整體，而孤立帶電導體處于靜電平衡狀態(tài)時，其內(nèi)部不會有凈電荷，故Ｂ的負電荷將全部移到Ａ的外表面。Ｂ復位后再將開關(guān)Ｓ閉合，則Ｂ通過導線與地球構(gòu)成一個大導體，且該大導體處于Ａ電荷所產(chǎn)生的電場中。達到靜電平衡時離Ａ的遠端處，即地球的一端將感應負電荷，離Ａ較近處，即Ｂ將感應正電荷，故最后Ｂ帶上正電荷�！　　　　�

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