[典型例题]
例1.AB是长为L的金属杆,P1,P2是位于AB所在直线上的两点,位置如图所示,在P2点有一个带电量为+Q的点电荷,试求出金属杆上的感应电荷在P1点产生的场强大小和方向。
[解析] 由于金属杆处于静电平衡状态,P1点的合场强为零,因此金属杆上的感应电荷在P1点产生的场强与点电荷+Q在P1点产生的场强大小相等、方向相反,从而得:E=k,方向向右。
[答案] k 方向向右
[点评] 感应电荷场强的求解思路
(1)求解外电场在该处场强的大小和方向。
(2)利用导体内部合场强处处为零和电场的叠加原理,求解感应电荷在该处的场强,此场强与外电场的场强大小相等,方向相反。
[即时巩固]
1.如图所示为一空腔球形导体(不带电),现将一个带正电荷的小金属球A放入空腔中,当静电平衡时,图中a、b、c三点的场强E和电势φ的关系是( )
A.Ea>Eb>Ec,φa>φb>φc
B.Ea=Eb>Ec,φa=φb>φc
C.Ea=Eb=Ec,φa=φb=φc
D.Ea>Ec>Eb,φa>φb>φc
解析:选D 空腔球形导体在正电荷A的电场中感应的结果如图所示,从电场线的疏密可确定a点场强大于c点场强,而b点场强为零,故Ea>Ec>Eb,而沿着电场线电势降低,故φa>φb>φc,D选项正确。
1."远近观"法:处于静电平衡状态的导体,离场源电荷较近和较远的两端感应出等量的异种电荷,而导体的中间部分因感应电荷较少,可认为无感应电荷产生,如图甲所示。