高中物理选修3-1-1.7静电现象的应用
文档属性
| 名称 | 高中物理选修3-1-1.7静电现象的应用 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 800.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2014-02-14 08:46:38 | ||
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文档简介
(共26张PPT)
上节回放
7
静电现象的应用
匀强电场中U 与E 的关系
1
U = Ed
或 E =
—
U
d
电场力做功
2
任意电场：WAB = qU
匀强电场：WAB = qEd
静电感应现象
导体
1
容易导电的物体叫导体
问题1 导体有什么特征？
导体中存在大量自由电荷
问题2 常见导体有哪些？举例说明。
金属、石墨、人体、大地、
酸碱盐溶液…
问题3 不带电导体放入电场中，其中的
自由电荷有什么特点？
静电感应现象
2
放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场力的作用下向电场的反方向作定向移动，致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。
近异远同
感应电荷：静电感应现象中，导体不
同部分出现的净电荷。
净
练一练
如图所示，Q 是一个绝缘金属导体，把一个带正电的绝
缘金属球 P 移近 Q，由于静电感应，A、B 端出现感应电荷的数值分别为 qA、qB，正确的是 （ ）
A. 用手接触一下 Q 的 A 端，
拿走 P 后 Q 带正电
B. 用手接触一下 Q 的 B 端，
拿走 P 后 Q 带负电
C. 导体Q上， qA > qB
D. 导体Q上， qA = qB
+
P
Q
A
B
BD
静电平衡状态下导体的电场
静电场中导体内电场分布
1
问题1 金属导体的微观结构如何？
问题2 导体处于电场中时，自由电子
会怎样移动
问题3 自由电子会在什么地方积聚
问题4 电子积聚会出现怎样的结果
问题5 最终出现什么现象
对于放入电场中的导体，思考下列问题
上述过程可以用三处状态图描述
自由电荷在电
场力作用下移动
感应电荷
建立电场
感应电荷电场与原电场叠加
静电平衡
2
电场中导体内（包括表面上）自由电荷不再发生定向移动的状态叫做静电平衡状态
静电平衡导体的特性
3
导体内部场强处处为零
导体是等势体,表面为等势面
导体外部表面附近场强方向与该点
的表面垂直
例1 如图一个原来不带电的半径为 r 的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为 + Q 的点电荷，点电荷距金属球表面的最近距离为 2r。
(1) 标出金属球在静电平衡后左右两侧带电符号。
(2) 由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间激发电场。这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多少？方向如何？
(3) 如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线是否能将球两侧的电荷中和？为什么？
2r
r
+ Q
(1) 如图
-
-
-
-
+
+
+
+
(2)
E感 = k
Q
——
9r2
方向沿球心 O 与 +Q 连线，指向+Q
(3) 不会出现中和现象
因为金属球是等势体，左右两侧电势相等，电荷不会在这两间移动。
例2 如图所示，在真空中把一个导体向带负电的小球慢慢靠近（不接触）的过程中，下列说法中正确的是 （ ）
A. B 端的感应电荷越来越多
B. 导体内的电场强度越来越大
C. 导体的感应电荷在 M 点产生的场强恒大
于在 N 点产生的场强
D. 感应电荷在 M、N 两点产生的场强相等
Q
M
N
A
B
-
AC
导体上电荷分布
法拉弟圆桶实验
1
现象:
甲:A的箔片张角逐渐增大
乙:A的箔片始终没有张开
结论:
导体内部没有电荷,电荷分布在导体的外表面
现象:
从C 处取电荷时，验电器张大
结论:
导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷
静电平衡时，超导体上电荷分布规律
2
导体内部无净电荷，电荷只分布
在导体的外表面
在超导体表面，越尖锐的位置，
电荷的密度（单位面积上的电
荷量）越大，凹陷位置几乎没
有电荷。
尖端放电
3
导体尖端电荷密度大
空气中残留带电粒子剧烈运动
正负电荷奔向异种电荷
尖端周围电场强
尖端失去电荷
尖端放电
空气电离
应用:
避雷针
带电雷雨云
接 近
避雷针
静
电
金属棒出现与云层相反电荷
感应
尖
端
放
电
向大气放电中和空气中电荷
现象:
电晕
尖端放电会导致高压设备上电能损失，所以高压电器设备中导体表面应该尽量做得光滑一些。
夜间高压电线周围有时会现出一层绿色光晕 —— 电晕。
原因：微弱的尖端放电现象
例3 一个带绝缘座的空心金属球
A 带有4×10－8 C的正电荷，
有绝缘柄的金属小球B带有
2×10－8 C的负电荷，使 B
球和A球的内壁接触，如图
所示，则 A、B 各带电量为 ( ) A. QA=10－8 C; QB=10－8 C B. QA =2×10－8 C; QB=0 C. QA = 0 ; QB=2×10－8 C D. QA = 4×10－8 C; QB=－2×10－8 C
B
静电屏蔽
静电屏蔽现象
1
静电屏蔽
2
空腔导体或金属网罩可以把外部电场遮住，使其不受外电场的影响。
+
-
-
-
+
+
+
E = 0
静电屏蔽的两种情况
3
导体内腔不受外界影响
接地导体空腔外部不受
内部电荷影响
+
-
-
-
-
-
-
-
-
E = 0
E = 0
E = 0
E = 0
静电屏蔽的本质
4
静电屏蔽形成的本质 ——
静电感应与静电平衡
静电屏蔽的应用
5
电学仪器和电子设备外面金属罩
通讯电缆外层金属套
电力工人高压带电作业，全身穿
戴金属丝网制成的衣、帽、手套、
鞋
例4 把一个带正电的小球 A，放入带绝缘支架的不带电的空心球壳 B 内，但不与 B 的内壁接触，如图所示。达到静电平衡后，下列说法中正确的 （ ）
A. 球壳 B 内空腔处场强为零
B. 球壳 B 外部空间的场强为零
C. 球壳 B 内表面上无感应电荷
D. 若将球壳 B 接地，则球壳带负电
+
B
A
D
例 5 如图，点电荷右侧放一平行金属板，试分析，金属板达静电平衡后，图中 a、b、c（板内点）三点场强大小关系如何？画出板中 d 点的感应电荷产生的场强方向？
a
＋
b
c
d
上节回放
7
静电现象的应用
匀强电场中U 与E 的关系
1
U = Ed
或 E =
—
U
d
电场力做功
2
任意电场：WAB = qU
匀强电场：WAB = qEd
静电感应现象
导体
1
容易导电的物体叫导体
问题1 导体有什么特征？
导体中存在大量自由电荷
问题2 常见导体有哪些？举例说明。
金属、石墨、人体、大地、
酸碱盐溶液…
问题3 不带电导体放入电场中，其中的
自由电荷有什么特点？
静电感应现象
2
放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场力的作用下向电场的反方向作定向移动，致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。
近异远同
感应电荷：静电感应现象中，导体不
同部分出现的净电荷。
净
练一练
如图所示，Q 是一个绝缘金属导体，把一个带正电的绝
缘金属球 P 移近 Q，由于静电感应，A、B 端出现感应电荷的数值分别为 qA、qB，正确的是 （ ）
A. 用手接触一下 Q 的 A 端，
拿走 P 后 Q 带正电
B. 用手接触一下 Q 的 B 端，
拿走 P 后 Q 带负电
C. 导体Q上， qA > qB
D. 导体Q上， qA = qB
+
P
Q
A
B
BD
静电平衡状态下导体的电场
静电场中导体内电场分布
1
问题1 金属导体的微观结构如何？
问题2 导体处于电场中时，自由电子
会怎样移动
问题3 自由电子会在什么地方积聚
问题4 电子积聚会出现怎样的结果
问题5 最终出现什么现象
对于放入电场中的导体，思考下列问题
上述过程可以用三处状态图描述
自由电荷在电
场力作用下移动
感应电荷
建立电场
感应电荷电场与原电场叠加
静电平衡
2
电场中导体内（包括表面上）自由电荷不再发生定向移动的状态叫做静电平衡状态
静电平衡导体的特性
3
导体内部场强处处为零
导体是等势体,表面为等势面
导体外部表面附近场强方向与该点
的表面垂直
例1 如图一个原来不带电的半径为 r 的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为 + Q 的点电荷，点电荷距金属球表面的最近距离为 2r。
(1) 标出金属球在静电平衡后左右两侧带电符号。
(2) 由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间激发电场。这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多少？方向如何？
(3) 如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线是否能将球两侧的电荷中和？为什么？
2r
r
+ Q
(1) 如图
-
-
-
-
+
+
+
+
(2)
E感 = k
Q
——
9r2
方向沿球心 O 与 +Q 连线，指向+Q
(3) 不会出现中和现象
因为金属球是等势体，左右两侧电势相等，电荷不会在这两间移动。
例2 如图所示，在真空中把一个导体向带负电的小球慢慢靠近（不接触）的过程中，下列说法中正确的是 （ ）
A. B 端的感应电荷越来越多
B. 导体内的电场强度越来越大
C. 导体的感应电荷在 M 点产生的场强恒大
于在 N 点产生的场强
D. 感应电荷在 M、N 两点产生的场强相等
Q
M
N
A
B
-
AC
导体上电荷分布
法拉弟圆桶实验
1
现象:
甲:A的箔片张角逐渐增大
乙:A的箔片始终没有张开
结论:
导体内部没有电荷,电荷分布在导体的外表面
现象:
从C 处取电荷时，验电器张大
结论:
导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷
静电平衡时，超导体上电荷分布规律
2
导体内部无净电荷，电荷只分布
在导体的外表面
在超导体表面，越尖锐的位置，
电荷的密度（单位面积上的电
荷量）越大，凹陷位置几乎没
有电荷。
尖端放电
3
导体尖端电荷密度大
空气中残留带电粒子剧烈运动
正负电荷奔向异种电荷
尖端周围电场强
尖端失去电荷
尖端放电
空气电离
应用:
避雷针
带电雷雨云
接 近
避雷针
静
电
金属棒出现与云层相反电荷
感应
尖
端
放
电
向大气放电中和空气中电荷
现象:
电晕
尖端放电会导致高压设备上电能损失，所以高压电器设备中导体表面应该尽量做得光滑一些。
夜间高压电线周围有时会现出一层绿色光晕 —— 电晕。
原因：微弱的尖端放电现象
例3 一个带绝缘座的空心金属球
A 带有4×10－8 C的正电荷，
有绝缘柄的金属小球B带有
2×10－8 C的负电荷，使 B
球和A球的内壁接触，如图
所示，则 A、B 各带电量为 ( ) A. QA=10－8 C; QB=10－8 C B. QA =2×10－8 C; QB=0 C. QA = 0 ; QB=2×10－8 C D. QA = 4×10－8 C; QB=－2×10－8 C
B
静电屏蔽
静电屏蔽现象
1
静电屏蔽
2
空腔导体或金属网罩可以把外部电场遮住，使其不受外电场的影响。
+
-
-
-
+
+
+
E = 0
静电屏蔽的两种情况
3
导体内腔不受外界影响
接地导体空腔外部不受
内部电荷影响
+
-
-
-
-
-
-
-
-
E = 0
E = 0
E = 0
E = 0
静电屏蔽的本质
4
静电屏蔽形成的本质 ——
静电感应与静电平衡
静电屏蔽的应用
5
电学仪器和电子设备外面金属罩
通讯电缆外层金属套
电力工人高压带电作业，全身穿
戴金属丝网制成的衣、帽、手套、
鞋
例4 把一个带正电的小球 A，放入带绝缘支架的不带电的空心球壳 B 内，但不与 B 的内壁接触，如图所示。达到静电平衡后，下列说法中正确的 （ ）
A. 球壳 B 内空腔处场强为零
B. 球壳 B 外部空间的场强为零
C. 球壳 B 内表面上无感应电荷
D. 若将球壳 B 接地，则球壳带负电
+
B
A
D
例 5 如图，点电荷右侧放一平行金属板，试分析，金属板达静电平衡后，图中 a、b、c（板内点）三点场强大小关系如何？画出板中 d 点的感应电荷产生的场强方向？
a
＋
b
c
d