徐建强

(卢氏县第一高级中学物理组 河南 卢氏 472200)

1 对一道习题的思考

笔者在教学中，遇到这样一道易错题：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？

错解：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.

正解：接地后B相当于近端，大地为远端，所以B带负电.

解此题后,笔者脑海闪出一个问题，导体一端接地及分离时电荷在导体上究竟如何分布？通过理论分析后，为验证分析,设计了以下实验，并在教学时进行了演示.

2 实验验证

2.1 实验器材

J2310感应起电机1台，带有金属箔片的绝缘导体A与B1对，绝缘球形导体C1个，验电器1个，橡胶棒1个，毛皮1片.

2.2 实验过程

(1)使绝缘球形导体C带负电.

方法：摇动起电机，使起电机一极与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，说明球形导体带的是负电荷.

(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.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.

图1

分析：手摸导体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)手摸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：手摸导体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.

3)使C带上正电荷重复以上实验过程，现象同上.

3 小结

此实验宏观地展现了微观世界；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.实验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，能够快速地选择出正确答案，从而为解题找到一种新的方法——实验法.

图2

图解：如图3.

图3