高中物理选修3-1
人教版 1.7静电现象的应用
新知导入
思考
把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？
新知讲解
把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。
E0
A
B
C
D
一、静电感应
新知讲解
二、静电平衡
新知讲解
3、感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止 .
新知讲解
发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场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。
E
＋
－
－
－
－
＋
＋
＋
E`
＋
－
－
＋
静电平衡
E合= E –E’=0
新知讲解
结论：导体处于静电平衡状态时，其表面任一点场方向跟该点表面垂直。
新知讲解
三、静电平衡的特点
(1)处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
(2)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。
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。
(3)导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。
新知讲解
四、导体上电荷的分布
法拉第圆筒实验:
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
新知讲解
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分布.
新知讲解
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分布
新知讲解
四、静电平衡时导体上电荷的分布的特点
（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面
（2）处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面尖端电荷分布密度大（即单位面积电荷量多），故尖端电场强度大，而凹陷的位置几乎没有电荷。
新知讲解
尖端放电
1.导体尖端的电荷密度很大，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，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。
2.那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。
3.应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
新知讲解
让一个小孩子站在金属网罩中，给金属网罩通以50kv的高压电，小孩子会不会有生命危险！
新知讲解
导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。
五、静电屏蔽
新知讲解
1、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，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。
静电屏蔽的应用
新知讲解
2、三条输电线的上方还有两条导线，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。
新知讲解
1.屏蔽外电场
空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电场影响.
静电屏蔽的两种情况及本质
新知讲解
①现象：由于静电感应，验电器箔片张开．如图甲; 将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，如图乙，即外部电场影响不到导体内部．
②本质：是静电感应，导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零．
新知讲解
2.屏蔽腔内电场
①导体壳没有接地时处于内部电场中，达到静电平衡，导体壳内外表面出现等量异种电荷，空间电场的电场线起于场源正电荷，终于导体壳内表面负电荷，再起于导体壳外表面正电荷，终于无穷远，壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零。
新知讲解
②导体壳接地后，如图乙所示，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的另一端无穷远处，空间电场起于场源正电荷终于导体壳内表面负电荷，导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零，导体外部空间不受内部电场影响．
本质：仍然是静电感应，导体内表面感应电荷与壳内电场在导体壳表面以外空间叠加结果为零
课堂练习
A
B
如图所示，把原来不带电的金属球壳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，但不于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的内外表面电势相等
D. B带负电
CD
拓展提高
下图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况下，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引的有( )
AD
课堂总结
一、静电感应
二、静电平衡
三、静电平衡的特点
四、静电平衡时导体上电荷的分布的特点
五、静电屏蔽
作业布置
请同学们课下完成教师布置的作业，课后习题及练习册中相应部分
谢谢
21世纪教育网（www.21cnjy.com) 中小学教育资源网站
有大把高质量资料？一线教师？一线教研员？
欢迎加入21世纪教育网教师合作团队！！月薪过万不是梦！！
详情请看：
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
中小学教育资源及组卷应用平台
1.7静电现象的应用导学案
一、学习目标
1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件.
2.掌握静电平衡状态下的导体特点.
3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用
二、自主预习
一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布
1．静电平衡状态：导体中(包括表面上)没有电荷___________的状态．
2．静电平衡状态的特征：
(1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场_________
(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面_________
(3)处于静电平衡状态的整个导体是个_________导体的表面为_________
3．导体上电荷的分布：
(1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的_________ (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) _________，凹陷的位置几乎没有电荷．
二、尖端放电和静电屏蔽
1．空气的电离：导体尖端电荷_________很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在_________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_________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_________而奔向尖端，与尖端上的电荷_________相当于导体从尖端_________的现象．
尖端放电的应用与防止：
(1)应用：_________是利用尖端放电避免雷击的一种设施．
(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失．
3．静电屏蔽：金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响，壳(网)内电场强度保持为_________，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳(网)的这种作用叫做_________静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连．
三、预习检测
1．请用学过的电学知识判断下列说法正确的是( )
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．小鸟停在单根高压输电线上会被电死
D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险
2．在点电荷－Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加场强E′的方向在下图中正确的是( )
3．一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8所示，则A、B带电荷量分别为( )
图8
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
4．如图所示，点电荷A和B带电荷量分别为3.0×10－8 C和－2.4×
10－8 C，彼此相距6 cm.若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm 的金属球壳，求球壳上感应电荷在O点处产生的电场强度．(静电力常量k＝9×109 N·m2/C2)
四预习检测参考答案
1、答案 B
解析 电工穿绝缘衣容易产生大量的静电，反而比较危险，选项A错误．塑料油桶会因摩擦而带电，因为塑料是绝缘材料，不能把电导走，所以塑料油桶内易产生火花导致塑料油桶爆炸，选项B正确．小鸟停在单根高压输电线上时，加在小鸟两腿间的电压非常小，小鸟不会被电死，选项C错误．打雷时，待在汽车里，汽车的金属外壳起到静电屏蔽的作用，而木屋没有静电屏蔽作用，所以待在汽车里比待在木屋里要安全，选项D错误．故选B.
2、答案 A
解析 感应电荷在盘中A点激发的附加场强E′应与－Q在A点产生的场强等大反向，故A正确．
3、答案 B
解析 B与A接触后，负电荷全部跑到外表面，内壁电荷量为零，故B带电荷量为零，A带电荷量为正、负电荷电荷量之和，即QA＝2.0×10－8 C.
4、答案 5.4×105 N/C，方向由O指向A
解析 ＋q1在O点的场强大小为E1＝k＝3×105 N/C，方向由O指向B；-q2在O点的场强大小为E2＝k＝2.4×105 N/C，方向由O指向B；设感应电荷在O点处产生的场强大小为E3，由静电平衡条件知E3＝E1＋E2＝5.4×105 N/C，方向由O指向A.
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
HYPERLINK "http://21世纪教育网(www.21cnjy.com)
" 21世纪教育网(www.21cnjy.com)
