人教版高二物理选修3-1第一章静电场第7节静电现象的应用课件（共29张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高二物理选修3-1第一章静电场第7节静电现象的应用课件（共29张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 633.8KB | ||
| 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 | 2020-06-01 10:13:19 | ||
图片预览
文档简介
(共29张PPT)
高二物理选修3-1
第一章静电场
第7节静电现象的应用
包头市百灵庙中学
史殿斌
静电平衡状态下导体的电场
1.把一个不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的电场中，导体内的自由电子受到库仑力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动，如图甲所示。这样，在导体的AB面上将出现负电荷，在CD面上将出现正电荷。这就是静电感应现象。
2.导体两面出现的正负电荷在导体内部产生与E0方向相反的电场E?，它的电场线用虚线表示如图乙所示。这两个电场叠加，使导体内部的电场减弱。但是，只要导体内部的场强不为零，自由电子就会继续做定向移动，导体两面的正负电荷就会继续增加，导体内部的电场就会进一步削弱，直到导体内部各点的合场强等于零为止。于是，导体内的自由电子不再发生定向移动，如图丙所示。这时我们说，导体达到了静电平衡状态。
3．处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度处处为零；感应电荷产生的电场强度与原来电场的电场强度总是大小相等，方向相反，合电场的电场强度为零。
4．处于静电平衡状态的导体，其外部表面任何一点的场强方向必定与这点的的表面垂直。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。
5．如图所示，是一个带电导体外部的电场线和等势面的分布情况。带电导体是等势体，
导体表面是等势面，导体外部
表面处的电场线方向与表面垂直。
6．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。这是我们常常把大地选做零电势体的一个原因。
演示：研究静电平衡时导体内部的电荷
1.如图所示，取两个验电器A和B，在B上装一个几乎封闭的空心金属筒C（仅在上端开有小孔），使B和C带电，A不带电。
2.D是带有绝缘柄的金属小球。使D跟C
的外部接触，再让D跟
A的金属球接触；
这样操作若干次，观察A的箔片的变化。
如图甲所示。
3.重复上述操作，不过这一次让D在C的内表面与A之间反复接触，观察A的箔片的变化。如图乙所示。
4.金属筒C的开口很小，其内表面可以
认为就是导体的内部。通过这个实验，
关于导体内部与外表面的电荷分布，
你能得出什么结论？
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外表面。
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．在导体外表面，越尖锐的位置电场强度越大，电场线分布越密。
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”，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.那些电离的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，这个现象叫做尖端放电。
3.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。
4.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。夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电。
静电屏蔽
1.如图所示，带空腔的导体静电平衡时，导体壳壁W内的场强为零，内表面又没有电荷，即电场线
只能在空腔C之外，不会进入空腔之内。
所以导体壳内空腔里的场强也处处为零。
也就是说，无论导体外部电场是什么样，
电场都不会深入导体内部。
2.把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，由于壳内场强保持为零，外电场对壳内的仪器也不会产生影响。金属壳的这种作用叫做静电屏蔽。
3.演示
1.使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开？解释看到的现象。
2.如图所示，用金属网把验电器罩
起来，再使带电金属球靠近验电器，
观察箔片是否张开。这个现象说明
什么问题？
4.实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线的上方还有
两条导线，它们与大地相连，
形成一个稀疏的金属“网”，
把高压线屏蔽起来，免遭雷击。
5.静电屏蔽应用：
①电学仪器和电子设备外面套有金属罩
②野外高压线上方还有两条导线与大地相连，形成稀疏的金属“网”，都是利用静电屏蔽现象清除外电场的影响。
③通信电缆版面包一层铅皮
④高压带电作业人员穿金属网衣
⑤通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱
6.两种典型的静电屏蔽现象
①外屏蔽：如图所示，空腔导体内部电场强
度处处为零。外部电场对内部仪器没有影响。
②全屏蔽：如图所示，如果空腔导体接地，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。
【课堂训练】
1.关于静电，下列说法中正确的是（
）
A．干燥天气里脱化纤衣物时常常会看到火花，听到劈啪声
B．电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘
C．高压输电导线表面要很光滑，以避免因尖端放电而损失电能
D．油罐车尾装一条拖地铁链，有利于消除静电
ABCD
2.关于电现象，下列说法中正确的是（
）
A．感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程
B．带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电
C．工人在高压作业时穿的工作服中间夹有一层细金属丝编织的网，是为了使人体所在空间保持电势为零
D．避雷针是通过尖端放电中和了云层中的电荷是利用了尖端放电原理
ABD
3.如图所示，一个枕形导体AB原来不带电，将它放在一个负点电荷的电场中，点电荷的电荷量为Q，与AB中心O点的距离为R。由于静电感应，在导体A、B两端分别出现感应电荷。当达到静电平衡时，（ ）
A．导体A端电势高于B端电势
B．导体A端电势低于B端电势
C．导体中心O点的场强为零
D．枕形导体两端的感应电荷在O点产生感应电场强度R＝kQ/R2，方向水平向左
CD
4.如图所示，A、B为两个带等量异种电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间，达到静电平衡后，下列叙述正确的是（
）
A．C棒左端电势大于C棒右端电势
B．C棒左端电势等于C棒右端电势
C．若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流
D．若将B球接地，B所带的负电荷一部分流入大地
BCD
5.如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，下列说法正确的是（
）
A.验电器的箔片张开
B.金属网罩内外表面都存在感应电荷
C.金属网罩上的感应电荷在金属网罩
内部空间产生的电场方向水平向左
D.金属网罩内部空间存在向右的匀强电场
C
6.如图所示，绝缘金属球壳的空腔内有一带电小球，现在球壳左侧放一带电小球A，下列说法正确的是（ ）
A．A球对球壳内的电场不影响
B．由于静电屏蔽，球壳内没有电场
C．球壳内外表面均没有电荷
D．由于球壳接地，空腔内的电场对外部也没有影响
AD
7.如图所示，空心导体上方有一靠近的带有正电的带电体。当一个重力不计的正电荷以速度v水平飞入空心导体内时，电荷将做（ ）
A．向上偏转的类平抛运动
B．向下偏转的类平抛运动
C．匀速直线运动
D．变速直线运动
C
8.如图所示，在水平放置的光滑金属板中心正上方有一带正电的点电荷Q，另一表面绝缘、带正电的金属小球（可视为质点，且不影响原电场）自左以初速度v0在金属板上向右运动，在运动过程中（ ）
A．小球先做减速后加速运动
B．小球做匀速直线运动
C．小球受到的静电力对小球先做负功后做正功
D．小球受到的静电力对小球做功为零
BD
9.如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，还有一个取电棒C(带绝缘柄的导体棒)。下列实验方法中能使验电器箔片张开的是（
）
A.用C先跟B的内壁接触一下后再跟A接触
B.用C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触
C.用绝缘导线把验电器A与B的内壁连接
D.使验电器A靠近B?
BCD
10．如图所示，A为空心金属球，B为金属球，将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手摸一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则（
）
A．A球带负电，B球带正电
B．A球带负电，B球不带电
C．A、B两球都带负电
D．A、B两球都带正电
B
11．导体球壳B带有正电荷Q，其中心处放有导体球A，用细金属丝通过B上的小孔与地相连(细金属丝不与球壳B相碰)，如图所示。则导体球A（
）
A．不带电
B．带正电
C．带负电
D．可能带正电，也可能带负电
C
12．一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示。容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，
下列说法正确的是（
）
A．A点的电场强度比B点的小
B．小球表面的电势比容器内表面的低
C．B点的电场强度方向与该处内表面垂直
D．将检验电荷从A点沿不同路径到B点，电场力所做的功不同
AC
高二物理选修3-1
第一章静电场
第7节静电现象的应用
包头市百灵庙中学
史殿斌
静电平衡状态下导体的电场
1.把一个不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的电场中，导体内的自由电子受到库仑力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动，如图甲所示。这样，在导体的AB面上将出现负电荷，在CD面上将出现正电荷。这就是静电感应现象。
2.导体两面出现的正负电荷在导体内部产生与E0方向相反的电场E?，它的电场线用虚线表示如图乙所示。这两个电场叠加，使导体内部的电场减弱。但是，只要导体内部的场强不为零，自由电子就会继续做定向移动，导体两面的正负电荷就会继续增加，导体内部的电场就会进一步削弱，直到导体内部各点的合场强等于零为止。于是，导体内的自由电子不再发生定向移动，如图丙所示。这时我们说，导体达到了静电平衡状态。
3．处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度处处为零；感应电荷产生的电场强度与原来电场的电场强度总是大小相等，方向相反，合电场的电场强度为零。
4．处于静电平衡状态的导体，其外部表面任何一点的场强方向必定与这点的的表面垂直。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。
5．如图所示，是一个带电导体外部的电场线和等势面的分布情况。带电导体是等势体，
导体表面是等势面，导体外部
表面处的电场线方向与表面垂直。
6．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。这是我们常常把大地选做零电势体的一个原因。
演示：研究静电平衡时导体内部的电荷
1.如图所示，取两个验电器A和B，在B上装一个几乎封闭的空心金属筒C（仅在上端开有小孔），使B和C带电，A不带电。
2.D是带有绝缘柄的金属小球。使D跟C
的外部接触，再让D跟
A的金属球接触；
这样操作若干次，观察A的箔片的变化。
如图甲所示。
3.重复上述操作，不过这一次让D在C的内表面与A之间反复接触，观察A的箔片的变化。如图乙所示。
4.金属筒C的开口很小，其内表面可以
认为就是导体的内部。通过这个实验，
关于导体内部与外表面的电荷分布，
你能得出什么结论？
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外表面。
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．在导体外表面，越尖锐的位置电场强度越大，电场线分布越密。
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”，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.那些电离的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，这个现象叫做尖端放电。
3.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。
4.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。夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电。
静电屏蔽
1.如图所示，带空腔的导体静电平衡时，导体壳壁W内的场强为零，内表面又没有电荷，即电场线
只能在空腔C之外，不会进入空腔之内。
所以导体壳内空腔里的场强也处处为零。
也就是说，无论导体外部电场是什么样，
电场都不会深入导体内部。
2.把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，由于壳内场强保持为零，外电场对壳内的仪器也不会产生影响。金属壳的这种作用叫做静电屏蔽。
3.演示
1.使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开？解释看到的现象。
2.如图所示，用金属网把验电器罩
起来，再使带电金属球靠近验电器，
观察箔片是否张开。这个现象说明
什么问题？
4.实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线的上方还有
两条导线，它们与大地相连，
形成一个稀疏的金属“网”，
把高压线屏蔽起来，免遭雷击。
5.静电屏蔽应用：
①电学仪器和电子设备外面套有金属罩
②野外高压线上方还有两条导线与大地相连，形成稀疏的金属“网”，都是利用静电屏蔽现象清除外电场的影响。
③通信电缆版面包一层铅皮
④高压带电作业人员穿金属网衣
⑤通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱
6.两种典型的静电屏蔽现象
①外屏蔽：如图所示，空腔导体内部电场强
度处处为零。外部电场对内部仪器没有影响。
②全屏蔽：如图所示，如果空腔导体接地，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。
【课堂训练】
1.关于静电，下列说法中正确的是（
）
A．干燥天气里脱化纤衣物时常常会看到火花，听到劈啪声
B．电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘
C．高压输电导线表面要很光滑，以避免因尖端放电而损失电能
D．油罐车尾装一条拖地铁链，有利于消除静电
ABCD
2.关于电现象，下列说法中正确的是（
）
A．感应起电是利用静电感应，使电荷从物体的一部分转移到物体的另一部分的过程
B．带电现象的本质是电子的转移，中性物体得到多余电子就一定带负电，失去电子就一定带正电
C．工人在高压作业时穿的工作服中间夹有一层细金属丝编织的网，是为了使人体所在空间保持电势为零
D．避雷针是通过尖端放电中和了云层中的电荷是利用了尖端放电原理
ABD
3.如图所示，一个枕形导体AB原来不带电，将它放在一个负点电荷的电场中，点电荷的电荷量为Q，与AB中心O点的距离为R。由于静电感应，在导体A、B两端分别出现感应电荷。当达到静电平衡时，（ ）
A．导体A端电势高于B端电势
B．导体A端电势低于B端电势
C．导体中心O点的场强为零
D．枕形导体两端的感应电荷在O点产生感应电场强度R＝kQ/R2，方向水平向左
CD
4.如图所示，A、B为两个带等量异种电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间，达到静电平衡后，下列叙述正确的是（
）
A．C棒左端电势大于C棒右端电势
B．C棒左端电势等于C棒右端电势
C．若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流
D．若将B球接地，B所带的负电荷一部分流入大地
BCD
5.如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，下列说法正确的是（
）
A.验电器的箔片张开
B.金属网罩内外表面都存在感应电荷
C.金属网罩上的感应电荷在金属网罩
内部空间产生的电场方向水平向左
D.金属网罩内部空间存在向右的匀强电场
C
6.如图所示，绝缘金属球壳的空腔内有一带电小球，现在球壳左侧放一带电小球A，下列说法正确的是（ ）
A．A球对球壳内的电场不影响
B．由于静电屏蔽，球壳内没有电场
C．球壳内外表面均没有电荷
D．由于球壳接地，空腔内的电场对外部也没有影响
AD
7.如图所示，空心导体上方有一靠近的带有正电的带电体。当一个重力不计的正电荷以速度v水平飞入空心导体内时，电荷将做（ ）
A．向上偏转的类平抛运动
B．向下偏转的类平抛运动
C．匀速直线运动
D．变速直线运动
C
8.如图所示，在水平放置的光滑金属板中心正上方有一带正电的点电荷Q，另一表面绝缘、带正电的金属小球（可视为质点，且不影响原电场）自左以初速度v0在金属板上向右运动，在运动过程中（ ）
A．小球先做减速后加速运动
B．小球做匀速直线运动
C．小球受到的静电力对小球先做负功后做正功
D．小球受到的静电力对小球做功为零
BD
9.如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，还有一个取电棒C(带绝缘柄的导体棒)。下列实验方法中能使验电器箔片张开的是（
）
A.用C先跟B的内壁接触一下后再跟A接触
B.用C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触
C.用绝缘导线把验电器A与B的内壁连接
D.使验电器A靠近B?
BCD
10．如图所示，A为空心金属球，B为金属球，将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手摸一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则（
）
A．A球带负电，B球带正电
B．A球带负电，B球不带电
C．A、B两球都带负电
D．A、B两球都带正电
B
11．导体球壳B带有正电荷Q，其中心处放有导体球A，用细金属丝通过B上的小孔与地相连(细金属丝不与球壳B相碰)，如图所示。则导体球A（
）
A．不带电
B．带正电
C．带负电
D．可能带正电，也可能带负电
C
12．一金属容器置于绝缘板上，带电小球用绝缘细线悬挂于容器中，容器内的电场线分布如图所示。容器内表面为等势面，A、B为容器内表面上的两点，
下列说法正确的是（
）
A．A点的电场强度比B点的小
B．小球表面的电势比容器内表面的低
C．B点的电场强度方向与该处内表面垂直
D．将检验电荷从A点沿不同路径到B点，电场力所做的功不同
AC