第九章 静电场及其应用课件(4份打包)

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名称 第九章 静电场及其应用课件(4份打包)
格式 zip
文件大小 13.0MB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 物理
更新时间 2021-05-07 08:14:10

文档简介

(共23张PPT)
第九章
静电场及其应用
1.
电荷
在日常生活中,你接触过“电”吗?你对“电”的感觉是什么?
通过实验,了解静电现象。能用原子结构模型和电荷守恒的知识分析静电现象。
1.了解电荷及静电现象的产生。(物理观念)
2.了解三种带电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电。(物理观念)
3.掌握电荷守恒定律并能解答问题。(科学思维)
4.了解元电荷的定义。
(物理观念)
体会课堂探究的乐趣,
汲取新知识的营养,
让我们一起
吧!




公元前600年左右,希腊人泰勒斯就发现摩擦过的琥珀能吸引轻小物体的现象。
16世纪,英王科学家吉尔伯特在研究这类现象时首先根据希腊文的琥珀创造了英语中的“electricity”(电)这个词
什么是电荷?物体是怎样带上电荷的呢?
一、电荷
1.自然界中有两种电荷
(1)正电荷
例如:用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电。
(2)负电荷
例如:用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电。
3.电荷量
:电荷的多少叫电荷量。
电荷量是指物体带电的多少,简称为电量。电量是电荷的定量基度。带电体是指处于带电状态的物体。
  电荷、电量、带电体三个词往往不加区分地使用,其中电荷一词用得最广。在某些情况下,电荷实际上是指带电体本身。
电荷量的国际单位:库仑
符号
:C。
构成物质的原子本身就是由带电粒子构成的,带_____的质子和
_______的中子构成原子核,核外有带_____的电子。原子核正电荷的
数量_____核外电子负电荷的数量,所以整个原子对外界较远位置
表现为_______。
核外的电子靠质子的吸引维系在原子核附近,通常离原子核较远
的电子受到的束缚力_____,容易受到外界的作用而脱离原子。
4.原子的“电结构”
正电
不带电
负电
等于
电中性
较小
【探究一:摩擦起电】
二、三种带电方式
思考:摩擦起电本质原因是什么呢?
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当两个物体互相摩擦时,一些束缚得不紧的电子往往从一个物体转移到另一个物体,于是原来电中性的物体由于得到电子而带负电,失去电子的物体则带正电。
摩擦起电的实质:
电子从一个物体转移到另一个物体,得到电子的物体带负电,失去电子的物体带正电。
【探究结论】
规律:等量的异种电荷
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1.金属导电机理:
金属内有自由移动的电子,每个正离子都在自己的平衡位置附近振动而不移动。
【探究结论】
感应起电本质:电荷从物体的一部分转移到另一部分
规律:近端感应异种电荷,
远端感应同种电荷
3.感应起电:
利用静电感应使物体带电,叫作感应起电。
2.静电感应:把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电的现象,叫作静电感应。
近异远同,等量异种
【探究三:接触起电】
一个物体带电时,电荷之间会互相排斥。如果接触另一个导体,电荷会转移到这个导体上,这种方式称为接触起电。
两个完全相同的带电小球,接触后再分开,二者将原来所带电量的总和平均分配。
接触后,再分开
+Q
-Q
-Q
本质:电子从一个物体转移到另一个物体
接触后,再分开
-3Q
+Q
 Q
 Q
三种起电方式总结:
接触使物体带电的现象
摩擦使物体带电的现象
不带电导体在靠近带电体时,近端带异种电荷,远端带同种电荷的现象
等量的异种
电荷
相同金属球平分总电量
等量的异种电荷
电子从一个物体转移到另一个物体
本质
规律
现象
感应起电
接触起电
摩擦起电
方式
电子从物体的一部分转移到另一部分
电子从一个物体转移到另一个物体
1.内容:
电荷既不会创生,也不会消灭,它只能从一个物体转移到另一个物体,或者从物体的一部分转移到另一部分;在转移过程中,电荷的总量保持不变。
2.另一种表述为一个与外界没有电荷交换的系统,电荷的代数和保持不变。
三、电荷守恒定律
四、元电荷
人们把最小的电荷量叫作元电荷。用e表示。
科学家发现的最小电荷量就是电子所带的电荷量,质子、正电子所带的电荷量与它相同,但电性相反。
所有带电体的电荷量或者等于e,或者是e的整数倍,也就是说,电荷量是不能连续变化的物理量。
元电荷e的数值最早是由美国物理学家密立根测得的。现在公认的元电荷e的值为
正电荷的电量用正值表示,负电荷的电量用负值表示。
电荷
三种起电方式
摩擦起电
接触起电
电荷守恒定律
元电荷:
最小带电单元
e=1.6×10-19
C
比荷:q/m
感应起电
实质:电荷的转移
1.(多选)科学家在研究原子、原子核及基本粒子时,为了方便,常常
用元电荷作为电量的单位,关于元电荷,下列论述正确的是(

A.质子或电子叫元电荷
B.1.60×10-19C的电量叫元电荷
C.电子带有最小的负电荷,其电量的绝对值叫元电荷
D.质子带有最小的正电荷,其电量的绝对值叫元电荷
BCD
2.有A、B、C三个塑料小球,A和B,B和C,C和A之间都是相互吸引
的,如果A带正电,则(

A.B、C球均带负电
B.B球带负电,C球带正电
C.B、C球中必有一个带负电,一个不带电
D.B、C球都不带电
C
3.(多选)如图所示,一个带正电的验电器,当一个金属球A靠近验
电器上的金属球B时,验电器中金属箔片的张角减小,则(

A.金属球A可能不带电
B.金属球A一定带正电
C.金属球A可能带负电
D.金属球A一定带负电
A
B
+
+
AC
【解题关键】张角减小说明有自由电子下移中和部分正电荷。
4.(多选)如图所示,两个不带电的导体A和B,用一对绝缘柱支持使它们
彼此接触。把一带正电荷的物体C置于A附近,贴在A、B下部的金属箔都
张开,
(
)
A.此时A带正电,B带负电
B.此时A端带负电,B端带正电
C.移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合
D.先把A和B分开,然后移去C,贴在A、B下部的金属箔都闭合
【解题指南】解答本题时注意一个要点:
感应起电的规律:近异远同,等量异种。
BC
我不如起个磨刀石的作用,能使钢刀
锋利,虽然它自己切不动什么。
——
贺拉斯(共28张PPT)
2.
库仑定律
1.悬绳为什么发生了偏转?
2.当棉球的位置发生变化时,悬绳的偏转程度也发生了变化,你发现什么规律?
知道点电荷模型。知道两个点电荷间相互作用的规律。体会探究库仑定律过程中的科学思想和方法。
1.了解点电荷模型。
(物理观念)
2.掌握库仑定律及应用,明确库仑定律及适用条件。
(物理观念)
3.通过静电力与万有引力的对比,体会自然规律的多样性与统一性。(科学思维)
4.能够解决库仑力作用下的带电体的受力平衡问题。(科学思维)
体会课堂探究的乐趣,
汲取新知识的营养,
让我们一起
吧!




结论:
1.带电量越大,偏角越大,力越大;带电量越小,力越小。
2.距离越近,偏角越大,力越大;距离越远,力越小。
小球受力示意图
T
G
F
偏角越大,力越大
α
二、库仑的实验
(一)
法国物理学家库仑利用扭秤研究出了电荷间相互作用力的大小跟电量和距离的关系。
1、实验装置:库仑扭秤
2、器材组成:细银丝、绝缘架、带电的金属小球A和C、不带电的小球B
想一想:B球的作用是什么呢?
使A球在水平面内平衡
探究F与q的关系:
改变A和C的电量q1、q2,记录每次悬丝扭转的角度,便可找出F与q1、q2的关系
在库仑那个时代,还不知道怎么样测量
物体所带的电荷量,甚至连电荷量的单位都
没有,又怎么样做到改变A和C的电荷量呢?
A
C
A
电量均分
A
C
A
D
条件:大小、形状、材料完全相同的小球
1.当电量不变时,F与距离r的二次方成反比
F∝
2.当距离不变时,F与
的乘积成正比
F∝
结论:
三、库仑定律
1.内容:
真空中两个静止点电荷之间的相互作用力,与它们的电荷量的乘积成正比,与它们的距离的二次方成反比,作用力的方向在它们的连线上。
电荷间的这种相互作用力叫做静电力或库仑力。
2.库仑定律的表达式
式中的k是比例系数,叫做静电力常量。
3.适用范围:
(1)真空中
(3)点电荷
②点电荷是一种理想化的物理模型。
①看成点电荷的条件:当带电体间的距离比它们自身的大小大得多,以致带电体的形状、大小及电荷分布状况对它们之间的作用力的影响可以忽略时,这样的带电体就可以看作带电的点,叫作点电荷。
【类比】点电荷类似于力学中的质点
(2)静止的
注意:是否可将带电体看作点电荷不是看它本身的尺寸大小。
如:一个半径是10cm的带电圆盘,如果考虑它和相距10m处的某个电子的作用力,就完全可以把它看作点电荷,而如果电子离带电圆盘只有1mm,那么这一带电圆盘就相当于一个无限大的带电平面。
又如:
同种电荷:电荷布在金属球外侧
异种电荷:电荷分布在金属球内侧
想一想:两个靠近的带电球体,是否可以看作是集中在球心位置的点电荷?适用于r=0的情况?
+Q
+Q
L=4r
+
+
+
+
+
+
+Q
-Q
L=4r
-
-
-
+
+
+
①若是点电荷,r为两点间距离
②相距较远时,均匀带电球体或球壳对其外部点电荷的作用,r是球心与球外点电荷间的距离
③公式不适用于r→0的情况
(2)如何确定半径r
r
注意:
(1)计算大小时只需将电荷量的绝对值代入。
⑴库仑力是一种性质力,与重力、弹力、摩擦力地位等同。
⑵对带电体的受力分析,一定不要忘记画库仑力。
⑶库仑力的合成与分解遵循平行四边形定则。
⑷库仑力遵守牛顿第三定律,一对库仑力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。
(注意:一对库仑力大小一定相等,与各自的带电量无关)
三、静电力的计算:
1.理解静电力
例题1:已知氢核(质子)质量为1.67×10-27kg。电子的质量是9.1×10-31kg,在氢原子内它们之间的最短距离为5.3×10-11
m。试比较氢核与核外电子之间的库仑力和万有引力。
解:库仑力大小:
万有引力大小:
库仑定律是电磁学的基本定律之一,它由法国物理学家库仑(1736-1806)于1785年在实验研究中发现。
你能初步谈谈库仑力和万有引力
的共同点和不同点吗?
万有引力定律
库仑定律
不同点
只有引力
既有引力又有斥力
天体间表现明显
微观带电粒子间表现明显
都是场力
万有引力场
电场
公式
条件
两质点之间
两点电荷之间
例题2:真空中有三个点电荷,它们固定在边长50
cm的等边三角形的三个顶点上,每个点电荷的带电量都是
+2
×
10-6
C,求它们各自所受的库仑力。
q1
q2
q3
解:q3
共受
F1

F2
两个力的作用,q1
=
q2
=
q3
=
q,相互间的距离
r
都相同
,
所以
根据平行四边形定则,合力是:
合力的方向沿
q1

q2
连线的垂直平分线向外。
F1
F2
F3
q1
q2
q3
+
+
+
电荷
库仑定律
忽略自身大小和质量
理想模型
点电荷
数学表达式
k为静电力常量
大小
方向判断
库仑扭秤实验
相互作用的定量关系
1.(多选)库仑定律的适用范围是(

A.真空中两个带电球体间的相互作用
B.真空中任意带电体间的相互作用
C.真空中两个静止点电荷间的相互作用
D.真空中两个大小远小于它们之间的距离的静止带电体间的相互作用
CD
2.两个放在绝缘架上的相同金属球,相距d,球的半径比d小得多,分别带q和3q的同种电荷,相互斥力为3F,现将这两个金属球接触,然后分开,仍放回原处,则它们的相互斥力将变为(

A.0
B.F
C.3F
D.4F
D
3.两个可自由移动的点电荷分别放在A、B两处,如图所示A处电荷带正电Q1,B处电荷带负电Q2,且Q2=4Q1,另取一个可以自由移动的点电荷Q3放在AB直线上.欲使整个系统处于平衡状态,则:(

A、Q3为负电荷,且放于A左方
B、Q3为负电荷,且放于B右方
C、Q3为正电荷,且放于AB之间
D、Q3为正电荷,且放于B右方
A
4.光滑绝缘的水平地面上有相距为L的点电荷A、B,带电量分别为-4Q和+Q,今引入第三个点电荷C,使三个点电荷都处于平衡状态,则C的电量和放置的位置是(

A
-Q,在A左侧距A为L处
B
-2Q,在A左侧距A为L/2处
C
-4Q,在B右侧距B为L处
D
+
2Q,在A右侧距A为3L/2处
C
5.(2018·全国卷I)如图,三个固定的带电小球a、b和c,相互间的距离分别为ab=5
cm,bc=3
cm,ca=4
cm。小球c所受库仑力的合力的方向平行于a、b的连线。设小球a、b所带电荷量的比值的绝对值为k,则
(
  )
A.a、b的电荷同号,
B.a、b的电荷异号,
C.a、b的电荷同号,
D.a、b的电荷异号,
D
6.真空中两个相同的带等量异号电荷的金属小球A、B(均可看作点电荷),分别固定在两处,两球间静电力为F。现用一个不带电的同样的金属小球C先与A接触,再与B接触,然后移开,此时A、B球间的静电力变为多大?若再使A、B间距离增大为原来的2倍,则它们间静电力又为多大?
C
C
A
B
B
+Q
A
-Q
r
B
A
r
2r
所以:
解析:
黎明的曙光对暗夜是彻底的决裂,对彩霞是伟大的奠基。
停止前进的脚步,江河就会沦为一潭死水。(共33张PPT)
3.
电场
电场强度
问题导入:
通过起电机使人体带电,人的头发会竖起散开。为什么会出现这样的现象?你会解释产生这一现象的原因吗?
知道电场是一种物质。了解电场强度,体会用物理量之比定义新物理量的方法。会用电场线描述电场。
1.知道电荷间的相互作用是通过电场实现的,知道场与实物是物质存在的两种不同形式。(物理观念)
2.体会用比值法定义物理量的方法,理解电场强度的定义、公式、单位、方向。(科学思维)
3.能推导点电荷的电场强度公式,并能进行有关的计算,知道电场强度的叠加原理。
(科学思维)
4.知道电场线的物理意义。会用电场线描述电场的强弱和方向。
(物理观念)
体会课堂探究的乐趣,
汲取新知识的营养,
让我们一起
吧!




一、电场
1.定义:电荷周围存在着的一种传递电荷间相互作用的特殊物质,称为电场。
静电荷产生的电场叫做静电场。
2.电场的力的性质:电场对处在其中的电荷有力的作用;
3.物质性:场是物质存在的一种形式,即场是客观存在的。
A
A产生的电场
B
B受到的力是A产生的电场对B的作用力
B
F
F
B产生的电场
A受到的力是B产生的电场对A的作用力
A
场源电荷:产生电场的电荷
检验电荷:检验是否存在电场或检验电场强弱分布状况的电荷
要求:检验电荷的电荷量及尺寸必须充分小,对场源电荷的电荷分布不产生明显的影响
【演示实验】同一点电荷在电场的不同位置的受力情况
结论:离场源电荷越远,电场的力的本领越小,即电场越弱
二、电场强度
+Q
F3
+q
F2
+q
F1
+q
猜想:能否用电场力的大小表示电场的强弱?
在电场中的同一点,不同的电荷,受到的静电力也不相同。
即:静电力的大小不仅与电荷所处位置有关,还与检验电荷q的带电量有关。
也就是说:静电力大处,电场不一定强。
+Q
F3
+10q
F1
+q
启迪:描述电场强弱的物理量不能与检验电荷q有关。
假设在A点,放入一个检验电荷q1,受到的静电力是F1
A
在A点,再放入一个检验电荷q1,受到的静电力也是F1
这样相当于在A放入一个电荷2q1,受到的静电力为2F1
在A点,再放入一个检验电荷q1,受到的静电力也是F1
依次类推,可以发现:静电力大小F与检验电荷的电荷量q成正比
其中k
为比例系数,与F、q无关:
其关系式:
即:
凡是k大处,即:“
”大处,对于同一电荷,所受静电力就是大,且与检验电荷q无关,与位置有关。
可见:比值“
”能够描述电场的力的性质,我们引入一个新的物理量——“电场强度”来表示它。
【探究结论】
1.电场强度:放入电场中某点的电荷所受的力F与它的电荷量q的比值,叫作这点的电场强度(场强)。
2.公式:
3.单位:牛每库(N/C);伏每米(V/m);1V/m=1N/C。
4.方向:电场强度是矢量。其方向跟正电荷在该点所受的静电力的方向相同;跟负电荷在该点所受的静电力的方向相反。
电场强度
(3)电场强度由电场本身的性质决定,与试探电荷是否存在、电荷的正负、电荷量的大小及受到的电场力都无关。
(1)
为定义式,适用于一切电场。
(2)物理意义:反映电场强弱和方向的物理量。
(4)电场力:
5.说明:
三、点电荷的电场
电场强度的叠加
问题:点电荷是最简单的场源电荷,它激发的电场有什么特点呢?
式中Q是场源电荷大小,如果以Q为中心作一个球面,则球面上各点的电场强度大小相等,但方向不同。
【探究结论】
在点电荷的电场中能否找到电场强度完全相同的几个不同的点?

的区别:
适用范围
电荷的意义
定义式,适用于一切电场
仅对点电荷的电场适用
q是检验电荷,但E与q无关
Q是场源电荷,
E与Q成正比
【归纳总结】
电场强度的叠加
如果场源电荷不只是一个点电荷,那么电场强度又是多少呢?
电场强度的叠加:电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
P点的电场强度,等于+Q1在该点产生的电场强度E1与-Q2在该点产生的电场强度E2的矢量和。
一个比较大的带电物体不能看作点电荷。
在计算它的电场时,可以把它分为若干小块,只要每个小块足够小,就可以把每小块所带的电荷看成点电荷,然后用点电荷电场强度叠加的方法计算整个带电体的电场。
一个半径为R的均匀带电球体(或球壳)在外部产生的电场,与一个位于球心的、电荷量相等的点电荷产生的电场相同,球外各点的电场强度:
当r>R时,Q是整个球体所带的电荷量
例1:关于电场强度,下列说法正确的是(
)
A.
中,若q减半,则该处的场强变为原来的2倍
B.
中,E与Q成正比,而与r的平方成反比
C.在以一个点电荷为球心,r为半径的球面上,各点的场强均相同
D.电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的电场力的方向
解析:选B。场强E与q无关,A错。以一个点电荷为球心,r为半径的球面上,各点的场强大小相等、方向不相同,C错。电场中某点的场强方向就是该点所放正电荷受到的电场力的方向,D错。
B
四、电场线
我们可以用什么方法来形象地描述电场呢?
电场线:
电场线是画在电场中的一条条有方向的曲线,曲线上每点的切线方向表示该点的电场强度方向。
1.地位:形象地、直观地描述电场的一种工具、模型。
注意:电场线根本不存在。
2.特点:
(1)线上每点的切线方向代表电场强度的方向。
(2)同一幅图中,电场线的疏密表示电场强度的大小。
(3)起止:起于正电荷或无穷远处,止于负电荷或无穷远处。
(4)电场线不相交,不相切,静电场的电场线不闭合。
等量异种点电荷的电场线
等量同种点电荷的电场线
五、匀强电场
电场中各点电场强度的大小相等、方向相同,这种电场叫做匀强电场。
例2:如图是静电场的一部分电场线的分布,下列
说法正确的是(

A.这个电场只可能是负电荷的电场
B.点电荷q在A、B两处受到的电场力FB>FA
C.点电荷q在A、B两处的加速度大小aA>aB(不计重力)
D.负电荷在B点处受到的电场力方向为B点切线方向
A
B
B
点电荷
电场
等量同种点电荷
等量异种点电荷
产生
描述方法
电场线
定义式
适用一切电场
q是试探电荷电荷量
决定式
适用真空中点电荷
Q是场源电荷
定量描述
矢量叠加
电场强度
1.电场强度的定义式为
,则(

A.它只适用于点电荷产生的电场
B.无论检验电荷的q值如何变化,F与q的比值对电场中同一点来讲是
不变的
C.电场中某点的场强与放在该点的检验电荷所受的电场力成正比
D.场强方向与检验电荷的极性有关
B
2.下列关于场强的说法中正确的是
(
)
A.公式
不只适用于真空中的电场
B.公式
中的Q是放入电场中的试探电荷的电量
C.在一个以点电荷Q为中心,r为半径的球面上,各处的场强都相同
D.空间某点的电场强度E与放在该处的试探电荷所受的电场力F成正比,与试探电荷的电荷量q成反比
A
3.如图,电荷量为q1和q2的两个点电荷分别位于P点和Q点。己知在P、Q连线上某点R处的电场强度为零,且PR=2RQ,则(

A.
q1=2q2
B.q1=4q2
C.q1=-2q2
D.q1=-4q2
B
4.(多选)如图所示,带箭头的直线是某一电场中的一条电场线,在这条直线上有a、b两点,用Ea、Eb表示a、b两点电场强度的大小,则(
)
A.a、b两点的场强的方向相同
B.电场线是直线,可知Ea=Eb
C.不知a、b附近的电场线分布,故Ea、Eb的大小不能确定
D.电场线从a指向b,所以Ea>Eb
AC
a
b
5.(2019·全国卷I)如图,空间存在一方向水平向右的匀强电场,两个带电小球P和Q用相同的绝缘细绳悬挂在水平天花板下,两细绳都恰好与天花板垂直,则
(  
)
D
A.P和Q都带正电荷
B.P和Q都带负电荷
C.P带正电荷,Q带负电荷
D.P带负电荷,Q带正电荷
人的一生得失总是相对的。在得意时保持一份清醒、平和,才能把握机遇;在失意时多一份忍耐、自信,才能争取未来。(共28张PPT)
4.
静电的防止与利用
自然界到处都有静电。生产中的搅拌、挤压、切割等活动,生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。在加油站给车加油前,为什么要触摸一下静电释放器?
了解生产生活中关于静电的利用与防护。
1.了解静电平衡的概念,知道处于静电平衡的导体的特征。(物理观念)
2.通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特征。(科学探究)
3.了解尖端放电和静电屏蔽现象,关注生活、生产中的静电现象。(科学态度与责任)
体会课堂探究的乐趣,
汲取新知识的营养,
让我们一起
吧!




金属导体的微观结构
电子
原子核
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运动的正离子和无规则热运动的自由电子组成。
那么,若把金属导体放入电场中,又将会出现什么现象呢?
把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中,结果如何呢?
E0
【探究一:静电平衡状态下导体的电场】
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1.导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动。
E0
2.导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中产生与原电场反向的感应电场。
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E'
E'
E'
E0
原电场和感应电场叠加,使导体内部的电场减弱。
只要导体内部电场不为0,自由电子就会继续做定向移动。
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E'
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3.感应电荷的电场增加到与外电场相等时,导体内合场强为零。
导体内的自由电子不再发生定向移动
E0
【探究结论】静电平衡状态:
导体中无电荷定向移动的状态叫作静电平衡状态。
条件:导体内部各点的合场强为零
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。
3.导体外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。
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。
【例1】AB是长为L的金属杆,P1、P2是位于AB所在直线上的两点,位置如图所示,在P2点有一个带电量为+Q的点电荷,试求出金属杆上的感应电荷在P1点产生的场强大小和方向。
【解题关键】把握静电平衡状态的特点:导体内部合场强处处为零
解析:由于金属杆处于静电平衡状态,P1点的合场强为零,因此金属杆上的感应电荷在P1点产生的场强与点电荷+Q在P1点产生的场强大小相等、方向相反,从而得:E=
,方向向右。
静电平衡时导体上的电荷分布特点:
1.导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体的外表面。
2.在导体表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。
【探究结论】
尖端放电:
1.空气的电离
强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫作空气的电离。
2.尖端放电
在强电场作用下,物体尖端部分发生的一种放电现象称为尖端放电。
避雷针
2.接地导体空腔外部不受内部电荷影响:
【规律总结】静电屏蔽的两种情况
例如:
例如:
当金属壳接地时,外表面的感应电荷传给地球,外部电场消失,对外起到屏蔽作用。
1.导体内空腔不受外界影响:
电子仪器外套金属网罩;通讯电缆外包一层铅皮等。
静电屏蔽的应用
超高压带电作业的工人穿戴的工作服,是用包含金属丝的织物制成的。
静电屏蔽的应用
【例2】(多选)如图所示,将悬在绝缘细线上带正电的小球A放在不带电的金属空心球壳B内(与内壁不接触)。外加一个水平向右的场强为E的匀强电场,对于最后的结果,下列判断正确的是(
  )
A.B的右端带正电,A向左偏
B.B的右端带正电,A不偏左也不偏右
C.B的左端带正电,A向右偏
D.B的左端带负电,A不偏左也不偏右
B
D
【解析】选B、D。导体空腔处于外电场中时,由于静电感应的作用,导体球壳的左端将感应出负电荷,右端将感应出正电荷,而导体空腔内部由于静电屏蔽完全不受外加电场的影响,因此A不会偏转。故A、C错误,B、D正确。
五.静电吸附
静电除尘
静电喷漆
静电复印
电荷只分布在导体表面
导体内部场强为零
静电的防治与利用
静电平衡状态下的导体
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。
静电屏蔽
发生于物体曲率较大的地方
尖端放电
应用:避雷针
1.当导体达到静电平衡状态时,其场强的特征是(
)
A.外电场E0消失
B.感应电荷产生的电场E′为零
C.导体内部合场强E内
=
E0
+
E′=0
D.导体表面和内部场强均为零
C
2.(多选)关于静电平衡,下列说法中正确的是(
)
A.当导体达到静电平衡时,导体上任意两点间的电势
一定相等
B.当导体达到静电平衡时,其外表面附近的电场方向
一定与导体的外表面垂直
C.绝缘体也有静电平衡状态
D.达到静电平衡时,电荷分布在导体的外表面
ABD
3.在一个导体球壳内放一个电量为+Q的点电荷,
用E表示球壳外任一点的场强,则
(
)
A.当+Q在球壳中央时,E=0
B.不论+Q在球壳内何处,E一定为零
C.只有当+Q在球心且球壳接地时,E=0
D.只要球壳接地,不论+Q在球壳内何处,E一定为零
D
4.如图所示,在一电场强度为E的匀强电场中放一金
属空心导体,图中a、b分别为金属导体内部与空
腔中的点,则(  )
A.a、b两点的电场强度都为零
B.a点电场强度为零,b点不为零
C.a点电场强度不为零,b点为零
D.a、b两点电场强度均不为零
A
【解题关键】把握静电平衡状态的特点:导体内部场强处处为零。
在这个世界上,不一定是外在的一切来决定一个人的生活品质,常常是他内心的取向决定了他的生活品质。