３２卷５期
２０１０年５月
物理教學
ｍａｙ．２０１０
靜電遮蔽現象理解的常見錯誤分析
郝必友 （含山高階職業中學安徽２３８１７１）
摘要在現行的高中物理（人教版）必修３—１「靜電場」中關於靜電遮蔽的知識介紹得不是很多，在教學中我們會經常遇
到一些問題，如果不加以仔細分析很容易出現錯誤。本文就關於靜電遮蔽的理解上經常出現的錯誤進行分析。希望能對各位同行在進行靜電遮蔽教學時有所幫助。
關鍵詞靜電遮蔽
靜電平衡
靜電場點電荷
關於靜電遮蔽，課本上是這樣敘述的：只要達到了靜電平衡狀態，不管導體本身是否帶電或者處於外界電場中，內部都是沒有電場的，這樣導體的外表面就保護了它包圍的區域，使之不受導體外界的電
影響」。這裡必須注意，這句話並不是說殼外電荷不在殼內產生電場，而是殼外界的電荷與殼外表面上的電荷在殼外壁以內（包含金屬殼層）任一點所產生的合電場強度為零。因此本題應是電荷ｑ與球外表面所有的電荷（ｑ和±ｑ ）在球內產生的合場強為
零。場或者自身外表面所帶的電荷影響。
關於靜電遮蔽，經常有下列幾種常見的看法。
下面結合具體的例子來分析。
看法一：靜電遮蔽時。內部不受外部的影響。所
以，外部的電荷不會在內部產生電場。
所以，正確答案：ｃ。
因此，看法一是不對的，正確理解應該是：所謂內部不受外部影響，是指外部電荷，導體外表面上感應電荷在導體內部產生的合場強為０，而不是說外界的電荷不能在導體內產生電場，例如，本題中電荷ｑ在導體內產生的電場就不是０。
看法二：靜電遮蔽時，導體內的電荷（包括內錶
請看下面的例子
［例１］有一不帶電的空心金屬球，球心處放一點電荷＋ｑ，球外有一
電荷＋ｑ，如圖１所示。當達到靜電平衡時，關於空心球內的電場說法正
確的是（
）◎＋ｑ
圖ｌ面的電荷）不能在外界產生電場，這就是所謂的內部不能影響外部。
ａ．電荷ｑ在球內產生的電場強度為零ｂ．球外表面的電荷在球內的場強為零
請看下面的例子：
［例２］有～接地的導體球殼，如圖２所示，球心０處放一點電荷ｑ，達到靜電平衡時
隨之改變
ｃ．ｑ與球外表面的電荷在球內的合場強為零
ｄ．球內外表面的電荷在球內的合場強為零解答與分析；空心金屬球就是金屬球殼、導體空腔。點電荷＋ｑ置於球心處，金屬球殼的內表面出現均勻分布的感應電荷一ｑ，外表面出現感應電荷十
（）ａ．ｑ的電量變化時，殼外電場
圖２ｂ．ｑ在殼外產生的電場強度為零
ｑ；而球外電荷＋ｑ在球殼外表面的右側產生感應電荷一ｑ ，左側產生感應電荷＋ｑ 。因為靜電平衡時
導體內部任一點的場強為零，亦即導體內沒有電場
線存在，這說明球外電荷＋ｑ所發生的電場線一部分延伸於無限遠處，一部分終止於球殼外表面的負電荷上，不能穿過殼層而進入空心球內，故電荷ｑ不影響球內的電場，這就是所謂「內部不受外電場的
ｃ．球殼內外表面的電荷在殼外的場強為零
ｄ．ｑ與殼內表面的電荷在殼外的合場強為零解答與分析：殼外電場由殼外帶電體和殼外表
面上的電荷所決定。當導體殼接地時，殼與大地等電勢，殼內電荷在殼外表面所產生的感應電荷流人
大地（嚴格地說是殼與大地構成乙個大導體，殼內電
７ 『荷在殼外表面產生的感應電荷分布在整個大導體的
外表面，因球殼的半徑遠小於地球的半徑，故球殼外表面分配到的電荷可忽略不計）。這時球殼外表面
上的電荷僅由殼外帶電體的感應而帶電，而不受殼內電荷的影響，即所謂「接地導體殼外部的電場不受殼內電荷的影響」。但是，這句話並不是說殼內電荷
不在殼外產生電場，而是殼內電荷與殼內表面的感
應電荷在殼內壁以外（包含導體殼層）任一點的合場強為零。因此，本題應是ｑ與球殼內表面上的電荷
一ｇ在殼外的合場強為零。
所以，本題正確答案：ｄ。
因此，關於看法二，正確理解是：所謂內部不能
影響外部，是指導體內的電荷和導體內表面的感應電荷在外界產生的合場強為０。而不是說導體內的電荷不能在外界產生電場。例如本題中ｑ在外界產生的電場就不是０。
順便說一下，假如本題中導體殼不是接地，那
麼，導體的外表面就有感應電荷，這樣導體外部的電
場就不是０。只不過，導體內的電荷和導體內表面
上感應電荷在外部產生的合場強仍然為０。就是說此時導體外部的電場完全由導體外表面上的電荷決定。在這種情況下，就不能真正意義上說內部不能影響外部。
看法三：當導體內的電荷移動時。導體外部的電場分布也會隨之改變；導體內的電場線分布和外部的電場線分布是相同的。
請看下面的例子：
［例３］有一不帶電的空心金屬球，在球內腔放一點電荷，當該點電荷在球內腔移動時（保持不與金屬球
接觸），對電場的影響為下面的哪一種情況？（
）ａ．對球內外的電場均無影響ｂ．球內電場改變，球外不變
ｃ．球內電場不變，球外改變
ｄ．球內外的電場均改變
解答與分析：設點電荷＋ｑ原來位於球心處，它在球殼內表面產生感應電荷一ｑ，且均勻分布；在外表面產生感應電荷＋ｑ，假如球外無其他帶電體和導體，電荷分布也是均勻的。當點電荷＋ｑ在腔內移動而偏離球心時，球殼內表面的感應電荷一ｑ已不
再是均勻分布，正是這種變化才保證點電荷＋ｑ與
殼內表面的電荷一ｑ在殼內壁之外任一點所產生的合場強為零，因而球內電場分布發生變化，故ａ、ｃ不對。由於殼內點電荷＋ｑ所發生的力線全部終止
·８。於殼內表面的電荷一ｑ上，總場的力線不能穿過金屬殼，故當點電荷在腔內移動時，對殼外電荷分布不產生影響，球外電場也不會變化，因此ｂ正確，ｄ也
不對。這裡還必須指出，那種認為金屬殼外電場線的
分布（及走向）與殼內電場線的分布（及走向）總有某些聯絡的想法是不對的。對於不接地的金屬殼，殼內的電荷ｑ除了使殼外表面上多乙份電量ｑ之外，對殼外電場並無其他影響。也就是說，當殼內電荷的分布發生變化（注意：
總電量不變）時，殼外電場並沒有改變，從這個意義上說不接地的金屬殼對外部電場也還是起到一定程度的遮蔽作用。如果本題的前提改為「球腔內電荷的電量發生變化」，那麼此時
球內外的電場均發生變化，答案才是ｄ。
所以，看法三是不對的。靜電遮蔽時，導體內的電荷移動只能改變導體內表面的電荷分布，或者說
改變導體內的電場分布。但是對外界的電場和導體外表面的電荷分布是沒有影響的，因為靜電平衡後
導體內的電荷和導體內表面上的感應電荷在外部產生的合場強仍然為０。
同時，導體內外的電場線分布並不是一定相同。除非，導體內的電荷正好位於導體殼的球心處，而且，導體殼是個球體才可。
看法四：由於靜電遮蔽，導體外部的電荷對導體內的電荷是沒有作用力的。因為外部電荷在導體內部產生的電場為０。
［例４］有一不帶電的金屬球殼，殼內偏離球心位置上放一點電荷ｑ。，殼外有一點電荷ｑ。。當達到靜電平衡時，ｑ 所受作用力的下列說法哪一種是正確的？（）
ａ．ｑ。對ｑ 的作用力為零
ｂ．球殼內表面的電荷對ｑ 作用力為零ｃ．ｑ 與殼外表面的電荷對ｑ 作用力的向量和
為零ｄ．ｑ。所受的總作用力為零
解答與分析：有人根據「內部不受外電場的影響」以為殼外電荷ｑ 不在殼內產生電場，而誤為ｑｚ對ｑ 沒有作用力，錯選答案ａ。這種理解是不對的，根據庫侖定律，ｑ 對ｑ，的作用力應是
ｆ－－６絲
ｒｚ而不是零，由例１所述，殼外電荷也要在殼內激發電
（下轉第ｌ２頁）
則測出的折射率偏大。（５）上下邊界相對玻璃
傳播，讓它啟迪更多的學生開啟他們的智慧型之門。
教學反思，融會貫通了新舊知識之間的聯絡，促進了知識的同化和遷移，並使學生將知識內化為己
磚平移如圖６所示
實際折射率 ：＝：
有；教學反思，也拓寬了學生的思路，優化了他們的解題方法，提高了學生的思維品質。在反思中，學生不斷地自我超越、自我完善，並最終形成一種良好的
圖６測得折射率
因為：ｏ／－￣－口．
ｓｌｎｔ￣
學習習慣和學習能力。在反思中，老師走近學生，讓
ｂ＝８所以：ｎ：７ｔ
學生智慧型的火花碰撞，形成融洽、共同提高的師生關係。在新一輪的課程改革中，培養學生的反思習慣、抓好反思教學，不失為一種打造優質課堂、進行素質教育的好方法。
參考文獻
則測出的折射率不受影響。」
由此可見，實驗後的反思，使學生進一步掌握實驗
資料處理的方法，提高了學生的實驗技能和綜合處理
問題的能力。反思報告和師生交流，也拉近了教師和學生的距離，使教師不知不覺走進了學生的心靈，及時了解到他們智慧型的火花，並把這種火花在同學中放大
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ｅｌｉ楊西利，解題後反思、發散與提高，物理教師金厚龍，物理解題教學的反思和策略，物理教師，２００５，ｉｉ
［３］金先鳴，何海濱，新課標下有效教學的問題設計，中學物
理教學參考２００６，０８
七七七七七七七
七七七七七七七七
（上接第８頁）
ａ．電勢改變，電勢差不變
ｂ．電勢不變，電勢差改變
場，只是由於ｑ。在殼內所激發的電場與殼外表面的
電荷在殼內所激發電場的合場強為零，才造成殼內
不受殼外部的影響，故應是ｑ。與殼外表面的電荷對ｑ。作用力的向量和為零。所以本題正確答案是ｃ。
如果本題的前提改為「點電荷ｑ 位於球心處」，
ｃ．電勢和電勢差都不變ｄ．電勢和電勢差都改變
解答與分析：由於導體殼外空間的電荷與導體
殼外表面的電荷在殼內任一點的合場強為零，因此
這時球殼內表面上的感應電荷恰好均勻分布，它們在球心處產生的合場強為零，殼內表面的電荷對ｑ。
的作用力也就為零，此時ｂ正確，ｄ也正確，ｃ當然
當殼外電荷ｑ的電量改變時，殼內的場強不受影響，故對殼內任意兩點間的電勢差（包括殼內任一點與導體殼之間的電勢差）沒有影響。但是，殼內任一點的電勢受殼外電荷ｑ的影響。這是為什麼呢？
我們知道，越靠近帶正電的導體電勢越高，越靠近帶負電的導體電勢越低。雖然殼體電荷ｑ的電量變化（或者位置變化）不影響殼內任一點與殼之間的電勢差（或者說電場強度），但是影響導體殼的電勢，而殼內各點的電勢值又與導體殼的電勢值有關，一旦殼外電荷ｑ的電量發生變化（或者位置變化），必引起導體殼的電勢發生變化，殼內各點的電勢值也隨之改變。
本題正確答案：ａ。
還正確，但ａ仍不正確。
所以，看法四是不對的。正確理解是：雖然說靜電遮蔽時，外部不會影響內部，但是導體外部的電荷
仍然能在導體內部產生電場，其作用規律仍然是庫侖定律。只不過，導體外部的電荷和導體外表面的
感應電荷在導體內產生的合場強為０而已。看法五：由於靜電遮蔽時。導體是乙個等勢體。導體
表面是個等勢面，所以。當外界電場改變時（外界電荷的帶電量改變或者外界電荷相對於導體的位置改
變）。由於外部不能影響內部，導體內任何一點的電勢都是不變的。相應的電勢差不變。
因此，看法五是不對的，正確理解是：導體殼內部的電場不受殼外電荷的影響，這裡的「電場」是指
請看下面的例子：
電場強度，或者電勢差不受影響，但是電勢受外部電荷的影響。
［例５］不接地的導體殼內有一點電荷ｑ，殼外有另一點電荷ｑ。當殼外ｑ的電量改變（或者ｑ靠近或遠離導體殼）時，下列關於殼內任一點的電勢、
殼內任意兩點的電勢差的說法哪乙個是正確的？
（那麼，如何才能使得殼內的電勢也不受殼外電荷的影響？其實，也很簡單，只要導體殼接地即可。因為此時導體的電勢始終為０，當然不會隨著外部
的電荷變化（ｔｇ括帶電量和位置的變化）而變化。
）１２『
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