《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》中的六個易錯點

秦豐

《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》是人教版高中物理選修3-1第一章第七節(jié)的內(nèi)容.本節(jié)內(nèi)容較為抽象，學生學習時容易入門，但是很難理解透徹，甚至有膚淺的理解或者望文生義.教學中筆者發(fā)現(xiàn)學生容易產(chǎn)生六個錯誤觀點，現(xiàn)逐一進行分析.

觀點一：因為“靜電平衡時，導體及其表面的自由電子不再定向移動”，所以導體及其表面的自由電子不再運動，完全是靜止的.

如果自由電子定向移動，亦即導體沒有達到靜電平衡.所以，“靜電平衡時，導體及其表面的自由電子不再發(fā)生定向移動”，但是，分子在永不停息的做無規(guī)則的熱運動，所以，“自由電子不再發(fā)生定向移動”指的是導體及其表面的自由電子無宏觀定向移動，自由電子仍在做無規(guī)則的熱運動.因此，這個觀點錯誤.

觀點二：因為“處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部的電場處處為0”，所以導體內(nèi)部完全沒有電場.

把一個不帶電的金屬導體放到電場強度為E0的電場中，由于發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導體兩面出現(xiàn)的正負電荷產(chǎn)生與E0方向相反的電場E′，這兩個電場疊加，使導體內(nèi)部的電場逐漸減弱，直到導體內(nèi)部各點的合電場等于0為止.所以，我們說“內(nèi)部的電場處處為0”，是說合電場等于0，導體內(nèi)部并不是完全沒有電場，而是有兩個方向相反的電場.因此，這個觀點錯誤.

觀點三：因為靜電平衡時，“導體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導體的表面”，所以導體內(nèi)部完全沒有電荷.

假如已經(jīng)達到靜電平衡，而導體內(nèi)部有電荷，導體內(nèi)部的電場就不可能為0，這與靜電平衡條件矛盾.所以，“導體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導體的表面”是正確的.但是，“導體內(nèi)部沒有電荷”不是指導體內(nèi)部完全沒有電荷，而是指導體內(nèi)部處處沒有未抵消的凈電荷，導體內(nèi)部仍然有大量的等量異種電荷，正負電荷完全抵消，沒有未抵消的凈電荷.因此，這個觀點錯誤.

觀點四：“尖端放電”就是尖端放出電荷.

導體尖端附近的電場特別強，空氣中殘留的離子會發(fā)生激烈的運動，撞擊空氣中的分子時，會使空氣分子電離，從而產(chǎn)生大量新的離子，這就使空氣變得易于導電.與尖端電荷異號的離子受到吸引而奔向尖端，最后與尖端上的電荷中和.與尖端電荷同號的離子，受到排斥而飛向遠方，這相當于導體從尖端失去電荷.如果要形成持續(xù)的尖端放電，需要不斷地給導體充電.所以，“尖端放電”是尖端的電荷被中和，而尖端并沒有放出電荷.因此，這個觀點錯誤.

觀點五：避雷針的作用是避免發(fā)生雷電.

當帶電云層接近地面時，由于靜電感應(yīng)，地面上的物體帶異種電荷，這些電荷比較集中的分布在高樓、煙囪、大樹等突出的物體上.當電荷積累到一定程度，就會在云層和這些物體之間發(fā)生強大的火花放電，這時雷擊就會損壞建筑物.在建筑物上安裝避雷針后，放電就通過云層和避雷針進行，而避雷針又是接地的，避雷針就可以把云層中的電荷導入大地，使其不對建筑物構(gòu)成危險.所以，避雷針并未避免發(fā)生雷電，反而是把雷電引到自身，正因為這樣，有人建議把“避雷針”改名為“引雷針”，“避雷”可理解為避免避雷針附近的物體受到雷電的危害.因此，這個觀點錯誤.

觀點六：“靜電屏蔽”就是屏蔽了外界電場，使外界電場無法進入導體內(nèi)部.

在靜電平衡狀態(tài)下，導體殼的表面保護了它所包圍的區(qū)域，使之不受外電場的影響.但是外電場仍然進入了導體殼內(nèi)部，只是被感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場抵消，所以內(nèi)部電場處處為0.因此，這個觀點錯誤.

以上是學生容易出現(xiàn)問題的六個地方，如果教學中在這些方面講解透徹，強調(diào)到位，學生一定能正確的理解這些問題，避免出現(xiàn)錯誤.endprint