Question

長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電量為+q的點(diǎn)電荷放在距棒左端R處，如圖所示，當(dāng)達(dá)到靜電平衡時(shí)：
（1）棒的左端將出現(xiàn)什么電性的電荷？
（2）棒內(nèi)中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小為多少？
（3）棒上的感應(yīng)電荷在棒的中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小是多少？方向如何？

Answer 1

分析：導(dǎo)體棒處于正電荷電場(chǎng)中，出現(xiàn)感應(yīng)現(xiàn)象，根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引，可確定電性；當(dāng)棒達(dá)到靜電平衡后，棒內(nèi)各點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，即感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度與+q產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反，根據(jù)靜電平衡的特點(diǎn)和點(diǎn)電荷場(chǎng)強(qiáng)公式E=k

Q

r2

結(jié)合求解．

解答：解：
（1）根據(jù)靜電感應(yīng)原理，棒左端放置正電荷，則棒的左端感應(yīng)出負(fù)電荷，右端則出現(xiàn)正電荷；
（2）水平導(dǎo)體棒當(dāng)達(dá)到靜電平衡后，棒上感應(yīng)電荷中點(diǎn)P處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小與點(diǎn)電荷+q在該處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相反，即棒內(nèi)中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小為零．
（3）根據(jù)庫侖定律F=k

Qq

r2

，結(jié)合E=

F

q

，則有：帶電量為+q的點(diǎn)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小為E=

kq

(R+ L 2 )2

，
因水平導(dǎo)體棒當(dāng)達(dá)到靜電平衡后，棒上感應(yīng)電荷中點(diǎn)P處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小與點(diǎn)電荷+q在該處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等，方向相反．
則棒上感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為：E=

kq

(R+ L 2 )2

，
由于中點(diǎn)處的合場(chǎng)強(qiáng)為零，所以感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)方向與點(diǎn)電荷+q在該處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向相反，即中點(diǎn)與q連線且指向+q．
答：（1）棒的左端將出現(xiàn)負(fù)電荷；（2）棒內(nèi)中點(diǎn)處的場(chǎng)強(qiáng)大小為零；（3）棒上的感應(yīng)電荷在棒的中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小是

kq

(R+ L 2 )2

，中點(diǎn)與q連線且指向+q．

點(diǎn)評(píng)：感應(yīng)帶電的本質(zhì)是電荷的轉(zhuǎn)移，當(dāng)金屬導(dǎo)體處于電場(chǎng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)靜電平衡現(xiàn)象，關(guān)鍵要理解并掌握靜電平衡的特點(diǎn)．