教科版选修3-17. 静电的应用及危害课件24张PPT

加油向未来 第一季 2016-08-28期
两位表演者为什么穿着金属网衣，
闪电为什么主要发生在表演者的手指间？
认识金属导体
金属导体内部的外层电子与带正电的原子核间的相互作用比较弱，故容易脱离且在金属内部游离，称为自由电子，金属导体的整体就是由大量的在平衡位置附近做无规则热振动的正离子和无规则热振动的自由电子组成。
金属导体为什么容易导电？
自由电子：无规则热运动。
(1)自由电子将怎样移动？
(2)自由电子在什么地方聚集？
(3)电子的聚集会出现怎样的结果？
(5)导体内部有几种电场？
(4)感应电荷会不会产生电场？
如果产生电场，那么方向如何？
E0
A
B
C
D
E0
？
思考
把不带电的金属导体ABCD放入场强为E0的电场中，自由电子怎样运动，金属导体中会出现怎样的变化？
E0
？
A
B
C
D
感应电荷在外部产生电场，且外部合场强不为0.
-
-
-
+
++
E0
E?
A
B
C
D
E?
E0
E内
E内=0
E?=E0
-
---
-
+++
++
A
B
C
D
一、静电平衡状态下导体的电场
1．静电平衡
发生静电感应的导体，当感应电荷产生的电场E?和原电场E0在导体内叠加为零，即E?=E0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。
任何导体在静电场中，都会在静电感应瞬间达到静电平衡
E内=0
E?=E0
-
---
-
+++
++
A
B
C
D
B1
一、静电平衡状态下导体的电场
利用静电感应起电机、带有绝缘支架的金属易拉罐、静电计、导线等实验器材验证处于静电平衡的导体是一个等势体。
一、静电平衡状态下导体的电场
两个金属易拉罐靠在一起，静电计指针张开吗？
两个金属易拉罐分开，又会出现怎样的情景呢？
B2
一、静电平衡状态下导体的电场
导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？
X
？
-
---
-
+++
++
E
-
---
-
+++
++
E
B2
一、静电平衡状态下导体的电场
2．静电平衡的特点
（1）导体内部的场强处处为零；
（2）整个导体是个等势体，它的表面是个等势面；
（3）导体外部表面附近任何一点的场强方向必定
与该点的表面垂直。
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
二、导体上电荷的分布
静电平衡时，导体上的电荷怎样分布呢？
？
E内=0
E?=E0
-
---
-
+++
++
A
B
C
D
【想一想】（不定项选择）如右图表示，若水壶带电，电荷如何分布（ ）
A．均匀分布
B．主要分布在壶嘴
C．主要分布在壶肚
D．主要分布在水壶内表面
二、导体上电荷的分布
利用静电感应起电机、不锈钢水壶、静电计、带有绝缘塑料手柄的金属球等实验器材探究导体上电荷的分布。
二、导体上电荷的分布
（1）导体内部没有净电荷，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，电荷的密度越大，
凹陷的地方几乎没有电荷。
静电平衡时，导体上的电荷分布特点：
一头大一头小的导体
E大
B3
三、尖端放电
E很大
尖端电荷密度大，周围电场强
使空气中残留带电粒子剧烈运动
带电粒子撞击空气分子使其电离
异种电荷奔向尖端与尖端电荷中和
相当于尖端电荷被释放到空气中
B4
【演示实验1】两金属杆哪一根先出现放电现象？
三、尖端放电
三、尖端放电
避雷针
尖端放电的应用与防止
燃气灶的点火器
汽车发动机的火花塞
尖端放电会给我们的生活带来危害吗？
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，导致高压设备上电能的损失。
尖端放电的应用与防止
高压设备中导体的表面要尽量光滑，
例如变压器、高压电容等
通过接地放电把电荷导入大地，
例如汽车尾部拖一条铁链
如何避免有害的尖端放电？
四、静电屏蔽
闪电为什么主要发生在表演者的手指间？
两位实验员为什么穿着金属网衣？
四、静电屏蔽
2．静电屏蔽
空腔导体能把外电场“挡住”，空腔内电场为0，空腔内不受外电场的影响。
导体壳或金属网能保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。
1．空腔导体的特点
B5
四、静电屏蔽
利用静电感应起电机、金属网罩、悬挂在支架下的泡沫等实验器材验证静电屏蔽现象。
静电屏蔽的应用
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
有些电子器件或测量设备为了免除外部电场影响，要罩上接地的金属罩或较密的金属网罩，实行静电屏蔽
屏蔽线
屏蔽服
四、静电屏蔽
特斯拉线圈产生的闪电不能做什么？
？
课堂小结
1．静电平衡——导体内的自由电子不再发生定向移动。
任何导体在静电场中，都会处于静电平衡状态。
（1）内部场强处处为零；
（2）整个导体是个等势体，它的表面是等势面；
（1）电荷只能分布在导体外表面，导体内部的净电荷为零；
3．尖端放电及其应用
4．静电屏蔽及其应用
2．导体上电荷的分布
（2）在导体外表面，越尖锐的位置电荷密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
（3）外表面场强方向与表面垂直。