例8 接地的金属球A的半径为R,A点电荷的电量Q,到球心距离为r,该点电荷的电场在球心O处的场强等于: [ ]
【错解】
根据静电平衡时的导体内部场强处处为零的特点,Q在O处场强为零,选C。
【错解原因】
有些学生将“处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零”误认为是指Q电荷电场在球体内部处处为零。实际上,静电平衡时O处场强
相等,方向相反,合场强为零。
【分析解答】
静电感应的过程,是导体A(含大地)中自由电荷在电荷Q所形成的外电场下重新分布的过程,当处于静电平衡状态时,在导体内部电荷Q所形成的外电场E与感应电荷产生的“附加电场E'”同时存在的,且在导体内部任何一点,外电场电场场强E与附加电场的场强E'大小相等,方向相反,这两个电场叠加的结果使内部的合场强处处为零。即E内=0。
【评析】
还应深入追究出现本题错解的原因:只记住了静电平衡的结论,对静电平衡的全过程不清楚。要弄清楚“导体进入电场,在电场力的作用下自由电子定向移动,出现感应电荷的聚集,进而形成附加电场”开始,直到“附加电场与外电场平衡,使得导体内部的场强叠加为零,移动自由电子电场力为零。”为止的全过程。
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