高中物理第一章静电场1.7静电现象的应用.ppt

7,静电现象的应用,读一读,思一思,辨一辨,议一议,一、静电平衡状态下导体的电场,阅读教材第,24,25,页,“,静电平衡状态下导体的电场,”,部分,知道什么是静电平衡状态,初步理解静电平衡状态导体的特征。,1,.,什么是静电平衡状态,?,答案,:,导体内的自由电子不再发生定向移动,我们就说导体达到了静电平衡状态。,2,.,静电平衡状态有什么特点,?,答案,:,处于静电平衡状态的导体,内部的电场强度处处为,0,。,读一读,思一思,辨一辨,议一议,二、导体上电荷的分布,阅读教材第,25,页,“,导体上电荷的分布,”,部分,初步理解处于静电平衡状态导体的电荷分布特点。,静电平衡的导体上的电荷分布有哪些特点,?,为什么,?,答案,:,导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的表面,;,在导体表面,越尖锐的位置电荷的密度,(,单位面积的电荷量,),越大,凹陷的位置几乎没有电荷。,假若导体内部有电荷,导体内部的电场就不可能为,0,自由电荷就会发生定向移动,导体也就没有处于静电平衡状态。,读一读,思一思,辨一辨,议一议,三、尖端放电,阅读教材第,25,页,“,尖端放电,”,部分,知道什么是尖端放电现象,知道避雷针是尖端放电现象的应用。,1,.,什么是空气的电离,?,答案,:,电场很强的地方,空气中的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈运动,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。,2,.,什么是尖端放电现象,?,答案,:,空气电离形成的与尖端电荷符号相反的电荷,由于被尖端电荷吸引而奔向尖端,与尖端的电荷中和,这种现象叫尖端放电。,3,.,举例说明尖端放电的应用与防止。,答案,:,避雷针应用尖端放电原理,;,高压设备中的导体表面尽量光滑是为了防止尖端放电。,读一读,思一思,辨一辨,议一议,四、静电屏蔽,阅读教材第,26,页,“,静电屏蔽,”,部分,知道什么是静电屏蔽,了解静电屏蔽现象的应用。,1,.,什么是静电屏蔽,?,答案,:,金属壳达到静电平衡时,其内部不受外部电场影响,金属壳的这种作用叫静电屏蔽。,2,.,高压输电线的上方有两条导线,起什么作用,?,答案,:,这两条导线与大地相连,形成一个稀疏的金属网,把高压线屏蔽起来,免遭雷击。,读一读,思一思,辨一辨,议一议,1,.,思考辨析。,(1),静电平衡时,导体内的自由电子不再定向移动。,(,),解析,:,静电平衡时,导体内部电场强度为零,自由电子不再定向移动。,答案,:,(2),静电平衡时导体内部电场强度为零。,(,),解析,:,静电平衡时,导体内部感应电荷的电场与原电场叠加,合电场强度为零。,答案,:,(3),静电平衡时导体电势为零。,(,),解析,:,静电平衡时,导体是个等势体,但电势不一定为零。,答案,:,读一读,思一思,辨一辨,议一议,2,.,探究讨论。,(1),用反证法说明静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零。,答案,:,如果静电平衡时导体内部的电场强度不为,0,那么自由电子就要在库仑力的作用下做定向移动,那就不是静电平衡状态了。,(2),用反证法说明静电平衡状态的导体是一个等势体。,答案,:,如果静电平衡的导体不是等势体,那么自由电子就要向电势高的方向做定向移动,那就不是静电平衡状态了。,探究,当堂检测,问题导引,名师精讲,典例剖析,静电平衡,静电屏蔽,1,.,避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施,其原理是什么,?,2,.,静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的,?,要点提示,:,1,.,当带电的雷雨云接近建筑物时,由于静电感应,金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电,这些电荷不断向大气释放,中和空气中的电荷,使建筑物避免雷击。,2,.,处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零,即使导体壳外有电场,由于壳内电场强度保持为,0,外电场对壳内的物体不会产生影响。,探究,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,1,.,对尖端放电和静电平衡的理解,(1),空气的电离,:,导体尖端电荷密度很大,电场很强,带电粒子在强电场的作用下剧烈运动撞击空气分子,从而使空气分子的正负电荷分离的现象。,(2),尖端放电,:,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,相当于导体从尖端失去电荷的现象。,(3),静电屏蔽的实质,:,静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象,使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零,好像是金属壳将外电场,“,挡,”,在外面,即所谓的屏蔽作用,其实是壳内两种电场并存,矢量和为零而已。,探究,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,2,.,静电平衡时,导体上的电荷分布特点,(1),导体内部没有净电荷,电荷只分布在导体的表面。,(2),在导体外表面,越尖锐的位置电荷的密度,(,单位面积的电荷量,),越大,凹陷的位置几乎没有电荷。,3,.,静电屏蔽的两种情况,(1),导体外部的电场影响不到导体内部,如图,把验电器靠近带电体,箔片会张开,但如果把验电器置于金属网罩内,再靠近带电体,箔片不再张开,说明网罩内不受外电场的影响。,探究,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,(2),接地导体的内部电场影响不到导体外部,如图,如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷,+q,。由于静电感应,导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷,其电场线分布如图甲所示,;,当把导体球壳接地后,+q,在壳内的电场对外部空间就没有影响了,此时的电场线分布如图乙所示。,金属罩中放导体,外来电场能屏蔽,内生电场外屏蔽,定是金属罩接地,仪器戴上金属罩,高压作业穿金衣。,探究,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,【例题】,(,多选,),如图所示,金属壳放在光滑的绝缘水平垫上,能起到屏蔽外电场或内电场作用的是,(,),解析,:,A,图中,由于金属壳发生静电感应,内部电场强度为零,金属壳起到屏蔽外电场的作用,A,对,;B,图中金属壳同大地连为一体,同,A,一样,外壳起到屏蔽外电场的作用,;C,中电荷会引起金属壳内外表面带电,外表面电荷会在壳外空间中产生电场,即金属壳不起屏蔽作用,C,错,;,将金属壳接地后,外表面不带电,壳外不产生电场,金属壳起屏蔽内电场的作用,D,对。,答案,:,ABD,探究,问题导引,名师精讲,典例剖析,当堂检测,归纳总结,解答此类问题时应掌握以下两点,:,(1),导体外部的电场影响不到导体内部。,(2),接地导体的内部电场影响不到导体外部。,当堂检测,探究,1,2,3,1,.,(,静电平衡下的电场,),一个带电的金属球,当它带的电荷量增加后,(,稳定,),其内部的电场强度,(,),A.,一定增强,B.,不变,C.,一定减弱,D.,可能增强,也可能减弱,解析,:,静电平衡,则内部电场强度为零,电荷量增加,瞬间再次平衡,使电场强度仍为零。,答案,:,B,探究,1,2,3,当堂检测,2,.,(,静电平衡电荷分布,),如图所示,将一个带正电的小球,Q,放在本身不带电的枕形导体,AB,靠近,A,端一侧,由于静电感应,枕形导体的,A,、,B,两端分别出现,“,-,”,、,“,+,”,感应电荷。则以下说法中正确的是,(,),A.,A,端接一下地,导体将带正电荷,B.,A,端接一下地,导体将带负电荷,C.,枕形导体的,A,端电势低,B,端电势高,D.,导体上的感应电荷在导体内部产生的电场强度为零,解析,:,将枕形导体接地,则枕形导体带负电,故,A,项错,B,项对,;,枕形导体处在静电平衡状态,是一个等势体,A,端与,B,端的电势相等,故,C,项错,;,小球,Q,和枕形导体的感应电荷在枕形导体内部的合电场强度为零,故,D,项错。,答案,:,B,探究,1,2,3,当堂检测,3,.,(,静电平衡下电场强度和电势特点,),如图所示为空腔球形导体,(,不带电,),现将一个带正电的小金属球放入腔内,静电平衡时,图中,A,、,B,、,C,三点的电场强度,E,和电势,的关系是,(,),A.,E,A,E,B,E,C,A,B,C,B.,E,A,=E,B,E,C,A,=,B,C,C.,E,A,=E,B,=,E,C,A,=,B,C,D.,E,A,E,B,E,C,A,C,B,探究,1,2,3,当堂检测,解析,:,画出系统静电平衡后,空腔导体上感应电荷与导体内外的电场线的分布图如图所示,从图中可以看出,:,E,A,E,B,E,C,(,C,点在导体内部合电场强度为零,),又因从无限远处移一正的试探电荷到,B,点电场力做负功,电势能增加,所以,B,高于无限远处的电势,;,从,B,点到金属表面电场力继续做负功,空腔导体表面电势高于,B,因空腔导体是等势体,即,C,B,且等于空腔导体内表面的电势,从空腔导体内表面再移动正电荷到,A,点,电场力又做负功,电势能增加,即,A,点电势高于导体空腔内表面,所以有,A,C,B,。,答案,:,D,