9.4静电的防止与利用第1课时课件——2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册（22张PPT）

9.4.1 静电的防止与利用
把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中。
能使金属导体带电吗？
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静电平衡
把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，在导体AB侧的平面上将感应出负电荷，在CD侧的平面上将感应出正电荷。
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静电感应
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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。
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②导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中中产生反方向的附加场。
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。
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④静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,就叫静电平衡状态。
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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。
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处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度处处为零
典例精析
例1.带正电的空心金属球壳置于绝缘支架上，将4个原来不带电的金属小球按图示位置放置，A球用绝缘轻绳竖直悬挂，B球接地，C球用导线与球壳内部相连，D球与球壳内部接触．设大地电势为零，当达到静电平衡时，下列说法正确的是（　　）
A．由于静电感应，A球带负电，电势为正
B．B球接地不带电，电势为零
C．C球带正电，电势与球壳电势相等
D．D球带正电，电势为零
C
方法归纳
解决本题的关键是掌握静电平衡的概念，达到静电平衡状态时，其电势相等，是一个等势体，其净电荷由于静电斥力作用，尽可能远离，故都分布在导体的外表面上，所以小金属球C带电，而A、B也会由于静电感应而带电．
变式训练
变式.如图所示，A是带正电的球，B为不带电的导体，A、B均放在绝缘支架上，M、N是导体B中的两点。以无限远处为电势零点，当导体B达到静电平衡后，说法错误的是（　　）
A．M、N两点电场强度大小关系为EM=EN=0
B．M、N两点电势高低关系为φM=φN
C．M、N两点电势高低关系为φM＞φN＞0
D．感应电荷在M、N两点产生的电场强度EM′＞EN′
C
尖端放电
静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度越大（即单位面积电荷量多），周围的场强越大。
尖端放电
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。
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。
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剧烈运动
分子中正负电荷分开
正负电荷奔向异种电荷
相当于尖端失去电荷
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
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。
针尖形状
典例精析
例2.下列设备或做法中，利用了尖端放电原理的是（　　）
A．白炽灯
B．安装在燃气灶上的电子点火器的电极做成针尖状
C．静电除尘
D．给飞机加油时，要把油箱与大地用电缆连接起来
B
变式训练
变式.干燥的冬季，小明伸手去开自来水龙头，感觉被“电”了一下，缩回了手．下列说法正确的是（　　）
A．一定是小明家的电器漏电了，使水管带了电
B．可能是小明身上摩擦起了电，电荷在他手指尖分布较密，发生了尖端放电
C．小明一定是碰到水龙头才被电到的
D．如果小明立刻再伸手去碰水龙头，一定还会被电到
B
随堂检测
1.避雷针的工作原理是（　　）
A．库仑定律 B．静电平衡
C．尖端放电 D．静电屏蔽
C
随堂检测
2.如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下叙说法正确的是（　　）
A．A、B两点场强相等，且都为零
B．A、B两点的场强不相等
C．B点电势比A点高
D．A点电势比B点高
A
随堂检测
3.如图带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷，在静电平衡后，下列物理量中不等于零的是（　　）
A．导体腔内任意点的电场强度
B．导体腔内任意点的电势
C．导体外表面的电荷量
D．导体空腔内表面的电荷量
C
随堂检测
4.一个不带电的金属球，置于外电场中处于静电平衡时，下列说法中错误的是（　　）
A．金属球的内部可能有的地方场强不为零
B．金属球内部任意一点的场强一定为零
C．金属球内部不再有电荷移动
D．金属球内部各处的电势相等
A
随堂检测
5.关于避雷针的说法不正确的是（　　）
A．避雷针的物理原理就是尖端放电
B．避雷针的尖端安装在建筑物的顶部，并通过金属线与埋在地下的金属板相连
C．避雷针通过尖端放电使云中的电荷完全消失
D．避雷针可保护建筑物，使建筑物免遭雷击
A
本课小结
一、静电平衡
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。
二、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剧烈运动
分子中正负电荷分开
正负电荷奔向异种电荷
相当于尖端失去电荷
再见