高中物理人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用学案设计

9.4 静电的防止和利用

【学习目标】

1.     通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。
2.     通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。
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。

【基础感知】

1、阅读课本“静电平衡状态下的导体”“导体上的电荷分布”，完成以下填空。

(1)静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象时，感应电荷的电场与原电场__________，使导体内部电场________，直至为零，导体内部自由电子不再发生____________的状态。

(2)处于静电平衡状态下导体的特征：

①内部场强____________。

②外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面________。

③整个导体是个__________，它的表面是个__________。

(3)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，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。

2、阅读课本“尖端放电”，知道什么现象叫做空气的电离和尖端放电。

3、阅读课本“静电屏蔽”，知道静电屏蔽的定义，总结它在生活中的应用。（参考课后习题3、4）

补充：外屏蔽： 全屏蔽：

一、对静电平衡的理解及应用

例1、长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示．当达到静电平衡后，求棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场场强。

变式训练1：(多选)如图所示，带负电的点电荷旁有一接地大金属板，A为金属板内一点，B为金属板左侧外表面上一点，下列关于金属板上感应电荷在A点和B点的场强方向判断正确的是(　　)

A．感应电荷在A点的场强沿E1方向

B．感应电荷在A点的场强沿E2方向

C．感应电荷在B点的场强可能沿E3方向

D．感应电荷在B点的场强可能沿E4方向

二、对静电屏蔽现象的理解 

例2.（多选）如图所示,一个不带电的导体球N,置于空心导体球M附近,现将另一个带电荷量为Q的金属球放于空腔导体M内,则(   )

A．M接地,N上无感应电荷

B．若M不接地,且M原来不带电,N上无感应电荷

C．若M不接地,且M原来不带电,N上有感应电荷

D．若M不接地,且M原来带电,N上一定有感应电荷

变式训练2：（多选）如图所示,原来不带电的金属球壳内壁接地,将一带正电的小球放入其中,但不与球壳接触,则(   )

1. 球壳内壁带负电
2. 球壳外壁带正电
3. 球壳外壁不带电

D. 若将接地线去掉再移出正电荷,壳外壁带负电

【课堂检测】

1、一金属球，原来不带电。现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比(　　)

A．Ea最大   B．Eb最大

C．Ec最大   D．Ea＝Eb＝Ec

2、（多选）如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，如把一带有正电荷的绝缘体A移近金属网罩B，则（  ）

A. 在B的内表面带正电荷，φB=φC=0

B. 在B的右侧外表面带正电荷

C. 验电器的金属箔片将张开，φB＜φC

D. φB=φC，B的左右两侧电势相等

3、如图所示，一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷到金属球表面的最近距离为2r。

（1）标出金属球在静电平衡后左右两侧带电的符号。

（2）由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间激发电场。这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多少?方向如何?

（3）如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线是否能将球两侧的电荷中和?为什么?

【总结提升】