9.4 静电的防止和应用 课件(共18张PPT)人教版（2019）必修第三册

(共18张PPT)
静电的防止和应用
2、金属为什么能够导电？
【复习旧知】
4、把一个不带电的金属导体放到场强为E的匀强电场中，会出现什么
现象？
因为金属中含有大量的自由电子
3、电场最基本的性质之一，是对放入其中电荷有 的作用。
电场力
导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动，在导体两端，积聚等量异种电荷。
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E
1、什么是静电感应现象，其本质是什么？
静电感应是在外电场的作用下导体中电荷在导体中重新分布的现象，其本质是自由电荷的转移。
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E
E’
思考1：电子积聚会出现怎样的现象？
导体两端出现感应电荷，在导体中产生与E方向相反的感应电场。
感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小。感应电荷继续增加，合场强逐渐减少，当感应电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷不再定向移动，即到达静电平衡。
思考2：电荷的移动是无休止的吗？导体内的场强变化情况？
探究：电场中导体内的电场和电势
E=E'
M
N
思考3：导体中M、N两点的电势有什么关系？
将试探电荷从M移到N，电场力不做功，M和N两点电势相等，金属是一个等势体，其表面是个等势面。
思考4：导体外表面处的电场方向，与导体表面有什么关系？为什么？
导体表面是一个等势面，任一点的场强方向必跟该点的表面垂直，否则表面电荷就会再次移动。
一、静电平衡状态下的导体
①导体内部的电场强度处处为0。
②导体表面附近任何一点的场强方向与该点表面垂直。
①导体是个等势体。
②导体表面是个等势面。
发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加感应E`和原电场E在导体内叠加为零，即E`=E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。
1、静电平衡状态
2、场强特征
3、电势特征
注意：地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。
1
2
用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁。
和外壁接触的小球使验电器箔片张开，表明金属筒外壁有电荷。
和内壁接触的小球不能使验电器箔片张开，表明金属筒内壁没有电荷。
二、导体上的电荷分布
静电平衡时导体上电荷的分布特点：
1、导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。
2、在导体表面，越尖锐的位置电荷密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
均匀球形导体
椭圆形导体
不规则导体
三、尖端放电
导体尖端电荷密度大
尖端周围电场强
空气中残留带电粒子在强电场的作用下剧烈运动，撞击气体分子
气体分子发生电离，正负电荷分开。在强电场作用下，继续撞击其它空气分子，使其电离。
与尖端电荷符号相反的带电粒子由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷发生中和，相当于尖端失去电荷
尖端放电
提出问题：尖端放电在生活中有哪些应用？
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
它是一个或几个尖锐的金属棒,安装在建筑物的顶端,用粗导线与埋在地下的金属板连接,保持与大地的良好接触.
燃气灶和燃气热水器的电子点火装置
防止：高压设备中导体的表面尽量平缓光滑会减少电能的损失。
四、静电屏蔽
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思考:将带电小球靠近但不接触验电器,会发生什么现象
由于静电感应，验电器会带电，箔片会张开一定角度
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思考:如果用金属网罩（空心导体壳）将验电器罩住,然后将带电体靠近验电器，会怎样呢
验电器箔片不会张开
思考:为什么空心导体壳内的验电器箔片不会张开
由静电平衡可知，壳壁内的电场为零，又因为内表面没有电荷，故导体内空腔里的电场也处处为零。
发现:由于静电感应和静电平衡，使空心导体壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，相当于遮挡了外界电场对它内部的影响，所以空心导体壳好像起了一个所谓的屏蔽作用——静电屏蔽
1、本质是静电感应和静电平衡
2、两种情况：
（1）导体外部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
原因：外电场与导体表面的感应电荷在导体内部产生的感应电场叠加后合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用。
原因：当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用。
静电屏蔽应用
如图4所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则(　　)
A.B的空腔内电场强度为零
B.B不带电
C.B的外表面带正电
D.B的内表面带负电
D
1、下列说法正确的是（ ）
A. 电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B. 制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C. 小鸟停在单条高压输电线上会被电死
D. 打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险
B
即学即练
2、一带有绝缘底座的空心金属球壳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球与球壳A内壁接触，如图所示，则A、B带电荷量分别为(　　)
A.QA＝1×10－8 C， QB＝1×10－8 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