靜電感應起電測試題含解析

1.1

對感應起電一道習題的解析

對靜電感應起電，有這樣一道題：當帶正電導體A靠近一個絕緣導體B時，由于靜電感應，B兩端感應出等量異種電荷。將B左端接地，絕緣導體B帶何種電荷

錯誤的解答：多數學生認為，由于靜電感應導體B左端帶負電，右端帶正電。左端接地電荷被導走，導體B帶正電。

正確的解答：接地后B整個物體相當于近端，大地為遠端，所以B帶負電。

解答完此題后腦海閃出一個問題，導體一端接地，分離后電荷在導體上究竟是如何分布的實驗驗證

（一）實驗器材

J2310感應起電機（一個）、帶有金屬箔片的絕緣導體A與B（一對）、絕緣球形導體C（一個）、驗電器（一個）、橡膠棒（一個）、毛皮（一片）。

（二）實驗過程

1．使絕緣球形導體C帶負電。

方法：搖動起電機，使其起電機一極與C接觸。用毛皮摩擦過的橡膠棒與驗電器的小球接觸，使它帶上負電。使球形導體接觸驗電器，發現驗電器金屬鉑片張開的角度變大，說明球形導體代的是負電荷。

2．探究當導體一端接地時，電荷在導體的分布情況。

（1）使B端接地，觀察現象。過程：當絕緣導體A與B靠在一起，放在帶負電的絕緣導體C旁邊，發現AB兩端箔片都張開。用手摸一下B端，發現B端箔片合攏，A端箔片仍張開，如圖1。移開手指，發現AB兩端箔片沒有變化。移去C發現A端箔片張角減小，B端箔片張開。分開AB，發現AB兩端箔片仍張開。用驗電器檢驗枕形導體AB兩端帶的都是正電。當用手摸A端時，以上觀察結果沒有變化。

分析：用手摸一下導體B端，人便把導體與大地連通，使大地參與了電荷轉移。因此，導體本身的電荷不再守恒，而是導體與大地構成的系統中電荷守恒。由于靜電感應，A端仍為正電荷，大地遠處感應出等量負電荷，則B端的負電荷通過人體流走，B端不帶電，即此時電荷只分布在A端。移開手指，大地與導體分離，由于異種電荷相互吸引，正電荷仍分布在A端。移去C后，A端電荷在AB上重新分配，使得AB都帶上正電荷。當用手摸A端時，分析相同。

圖解：如圖2。

（2）用手摸一下A端，移去手指，分開AB，發現A端箔片仍張開，B端箔片仍合攏，移去C，A端箔片仍張開，B端箔片仍合攏。用驗電器檢驗A帶的是正電。當用手摸B端時，以上觀察結果沒有變化。

分析：用手摸一下導體A端時，由于靜電感應，A端仍為正電荷，大地遠處感應出等量負電荷，則B端的負電荷經A端通過人體流走，B端不帶電，所以B端箔片合攏。先分開AB，后移去C，則A端電荷不能重新分配給B，所以A帶正電，B不帶電。圖解：如圖3。

（3）使C帶上正電荷重復以上實驗過程，現象同上。分析：C帶正電荷，由于靜電感應則A端感應出負電荷，大地遠端感應出正電荷，負電荷會通過手指流入B端中和其上正電荷，使得B端不帶電。

三、小結

通過此實驗把微觀世界宏觀展現。明確了枕形導體靜電感應時，當導體一端接地，導體帶上異種電荷，但電荷只分布在靠近帶電體的一端。移去帶電體后，電荷才重新分布在整個導體上。如果接地后分開枕形導體，則使得電荷只分布在靠近帶電體的一端。同時使學生對靜電感應及電荷守恒定律有了更進一步認識，處理此類習題時，能夠快速的選擇出正確答案，為講解習題找到一種新的方法──實驗法。