（人教版）选修3-1物理 1.7《静电现象的应用》ppt课件

（人教版）选修3-1物理 1.7《静电现象的应用》ppt课件内容摘要：

1、第 7节 静电现象的应用 1 了解静电平衡的概念 ， 掌握静电平衡的特征 2 了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点 3 了解尖端放电和静电屏蔽现象 要点一 静电平衡状态下导体的电场 1 静电感应现象 如图所示 ， 将一不带电的金属导体 导体内的自由电子在电场力的作用下 ， 逆着电场线方向定向移动 ， 使导体的一侧聚集负电荷 ， 而导体另一侧却聚集等量的正电荷 ， 这种现象就是静电感应现象 2 静电平衡状态： 导体上 (包括表面 )处处无电荷定向移动的状态 3 静电平衡状态导体的特征 (1)处于静电平衡状态的导体 ， 内部的场强处处为零 (2)处于静电平衡状态的导体 ， 其外部的场强方向必跟该 2、点的表面垂直 (3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体 ， 它的表面是个等势面 (1)不要认为达到静电平衡需要很长时间 ， 其实金属导体建立静电平衡状态的时间只有几微秒 ， 相当快 (2)达到静电平衡后 ， 自由电子没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动 ， 内部的电子仍在做无规则的运动 (3)导体达到静电平衡后 ， 内部场强处处为零是指原电场的电场强度 的合场强为零 (4)应该注意静电感应与感应起电的区别和联系 ， 感应起电是运用静电感应现象使物体起电的一种方法 ， 而静电感应则是电场中导体两端暂时出现等量相反电荷的现象 要点二 导体上电荷的分布 1 净电荷都分布在导体的表面 ， 导体内部 3、没有净电荷 2 感应电荷分布于导体两端 ， 电性相反 ， 电量相等 ， 远同近异 ， 如图所示： 3 净电荷在导体表面分布不均匀 ， 导体表面尖锐处电荷分布密集 ， 平滑处电荷分布稀疏 ， 凹陷处几乎没有电荷 ， 如图所示： (1)一个孤立的带电体 ， 在自身所带电荷的电场中 ，处于静电平衡状态 ， 具有静电平衡的所有特点 人与大地都是导体 ， 在人摸 (触 )导体的过程中 ， 带电体 、 人 、 大地组成一个新导体 ， 地球往往是新导体的远端 (2)净电荷是指导体内未被中和抵消的剩余电荷 ， 感应电荷是指由于静电感应而使导体两端出现的等量异种电荷 要点三 尖端放电 1 空气的电离 电荷在导体 4、表面的分布与导体的弯曲程度有关 ， 导体表面突出和尖锐的地方 ， 电荷的分布密集 ， 因此导体尖端附近的电场很强 ， 空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动 ， 把空气中的气体分子撞 “ 散 ” ， 也就是使分子中的正负电荷分离 这个现象叫做空气的电离 2. 尖端放电 中性分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子 这些带电粒子在强电场的作用下加速 ，撞击空气中的分子 ， 使它们进一步电离 ， 产生更多的带电粒子 那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子 ，由于被吸引而奔向尖端 ， 与尖端上的电荷中和 ， 这相当于导体从尖端失去电荷 这个现象叫尖端放电 3 尖端放电的 5、应用和防止 (1)避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施 如图所示 ， 通过避雷针的尖端放电后 ， 建筑物不至于积累过多的电荷而遭雷击 (2)尖端放电会导致高压设备上电能的损失 ， 所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑 要点四 静电屏蔽 1 现象： 如图所示 ， 先使 然后移近验电器B， 由于静电感应 ， 把 发现 2 定义： 具有空腔的金属导体在静电平衡状态下 ，不仅导体内部场强为零 ， 腔内场强也为零 ， 因而置于腔内的物体不受外界电场的影响 ， 这种作用叫静电屏蔽 3 两种典型的静电屏蔽现象 (1)外屏蔽：如图所示 ， 若空腔导体内有带电体 ， 在静电平衡时 ， 它的内表面将产生等量异号 6、的感应电荷 如果外壳不接地 ， 则外表面会产生与内部带电体等量而同号的感应电荷 ， 此时感应电荷的电场将对外界产生影响 ， 这时空腔导体只能对外电场屏蔽 ， 却不能屏蔽内部带电体对外界的影响 ， 所以叫外屏蔽 (2)全屏蔽：如图所示 ， 如果外壳接地 ， 即使内部有带电体存在 ， 这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零 ， 而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地 外界对壳内无法影响 ， 内部带电体对外界的影响也随之而消除 ， 所以这种屏蔽叫做全屏蔽 4 静电屏蔽的应用和防止 (1)应用：为了防止外界信号的干扰 ， 静电屏蔽被广泛地应用于科学技术工作中 许多电子仪器外面都套着金属罩 7、；通讯电缆外面包着一层铅皮；高压带电作业人员穿金属网衣；又如电话线从高压线下经过 ， 为了防止高压线对电话线的影响 ， 在高压线与电话线之间装一金属网等 ，这些都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施 (2)防止：静电屏蔽也可带来不利的影响 如通讯工具在钢筋结构建筑中接收信号较弱；宇宙飞船返回地球大气层时 ， 与大气层的高速摩擦 ， 在飞船周围形成一层等离子体 ， 对飞船产生静电屏蔽作用 ， 导致飞船和地面控制中心的通信联络暂时中断 (1)分析静电屏蔽问题时首先要分清外壳是否接地 (2)实际应用中金属外壳不必严格完全封闭 ， 用金属网罩代替金属壳体也能起到屏蔽作用 如图所示 ， 在孤立点电荷 金属圆 8、盘 若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内 ， 试在圆盘 用实线表示 ， 要求严格作图 ) 题 型 1 静电平衡的理解和辨析 【 解析 】 导体 因此内部每点的合场强都为零 ， 即导体 感应电荷产生的电场强度都与点电荷 方向相反 ， 即感应电荷的电场线与点电荷 且方向相反 (注意：图中的虚线是为了确定 并不表示 【 答案 】 如图所示 【 方法总结 】 (1)明确研究对象是否达到静电平衡状态 (2)判断导体两端的电荷分布及所产生的电场方向 ，可由静电感应现象判知同种电荷被尽可能排斥到远处 ， 异种电荷被尽可能吸引到近处 (3)根据静电平衡现象的特点 ， 达到平衡的导体内部 ， 合电场为零 ， 整个 9、导体是等势体 ， 来计算感应电荷在某点产生的电场强度或其他问题 长为 现将一带电荷量为 处 ， 如图所示 当棒达到静电平衡后 ， 棒上的感应电荷在棒内中点 _， 方向为 _ 解析： 导体棒在点电荷 左端出现负电荷 ， 右端出现正电荷 ， 棒中任何一点都有两个电场 ， 即外电场： 0；附加电场：棒上感应电荷在该点形成的电场 E， 达到静电平衡时 E 变式训练 1中所求的即为 E ，于是我们通过上述等式转化为求 E 0 . 棒中点 P 距离 q 为 r R 于是 E E 0 R E 和 E 0 方向相反，方向向左 答案： R 向左 如图所示 ， 很远的不带电的验电器 ， 现用一根导线一端与 另一端 10、与 则 题 型 2 静电平衡导体上电荷分布特点 【 解析 】 【 答案 】 张开 【 方法总结 】 处于静电平衡状态的导体净电荷只分布在外表面 ，应注意区分内表面和外表面 ， 在导体外部就是外表面 ， 还应注意是净电荷分布在外表面上 (2015温州十校联考 )如图所示 ， 导体 P在 下列说法中正确的是 ( ) 变式训练 2A 导体 P的 B 导体 P的 C 导体 P的 且正 、 负电荷的电荷量相等 D 导体 P的 正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量 解析： 导体 的一端 ， 而大地是远离 由于静电感应的作用 ， 靠近 Q的 相反的电荷 ， 即带上正电荷 ， 答案： B 如图所示 ， 两个相同的 11、空心金属球 ，Q， M、 互不影响 )， 旁边各放一个不带电的金属球 ， 当将带正电 和 ) 题 型 3 静电屏蔽的应用 A P、 B P、 C 上没有感应电荷 D 上有感应电荷 【 解析 】 本题考查静电屏蔽问题：当将带正电 的空腔中时 ， 由于静电感应 ， 而外表面带正电 ， 其电荷量为 Q， 它与原来金属球 使外表面不带电 这实际上是 所以金属球 不能使 当将带正电 的空腔中时 ， 由于静电感应 ， 外表面带正电荷 ， 使 使左端带负电 ， 右端带正电 ， 故选项 【 答案 】 D 【 方法总结 】 (1)研究静电屏蔽问题时 ， 应首先判断金属壳是否接地 (2)若金属壳不接地 ， 金属壳 12、内部空间不受壳外部电场的影响 (3)若金属壳接地 ， 壳内部电场对壳外空间没有影响 (2014保定一模 )“ 从生活走向物理 ， 从物理走向社会 ” 是现代物理教与学的宗旨 ， 下列有关物理与生产生活实践的说法中 ， 正确的是 ( ) A 运输汽油时把汽油装进金属桶比装进塑料桶安全 B 高速下坡的自行车遇紧急情况需要刹车 ， 应先刹前轮 C 电工穿绝缘衣服比穿金属网衣服安全 D “ 坐地日行八万里 ” 是一种夸张的修辞手法 ， 实际上人并没有移动 变式训练 3 解析： 金属导体可以静电屏蔽 ， 不易引起火灾 ， 故 速下坡的自行车刹前轮 ， 由于惯性 ， 人车会前倾摔倒 ， 故 属网衣服可以屏蔽静电 ， 保护人体安全 ， 地球为参考系 ， 可以实现“ 坐地日行八万里 ” ， 故 答案： A 如图为空腔球形导体 (不带电 )， 现将一个带正电的小金属球 静电平衡时 ， 图中 a、 b、 和电势 的关系。