2020-2021学年7 静电现象的应用教课课件ppt

这是一份2020-2021学年7 静电现象的应用教课课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了定向移动，处处为零，等势体，等势面，外表面，没有电荷，没有电场，图1－7－2，图1－7－4，图1－7－6等内容，欢迎下载使用。
学习目标：1.知道静电平衡现象，理解处于静电平衡状态的导体的特点.2．通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点.重点难点：尖端放电和静电屏蔽的原因及在实际中的应用.易错问题：对外电场、感应电场、合电场的关系认识不清.
一、静电平衡状态下导体的电场1．静电平衡状态导体内的自由电子不再发生的状态，叫做静电平衡状态.
2．静电平衡特点(1)处于静电平衡状态的导体，内部场强 (2)处于静电平衡状态的整个导体是个 ，它的表面是个 .
1.一导体处于静电平衡状态，导体外部有一电荷，它对导体内部某点产生的场强为零吗？
【思考·提示】　1.不为零.在某点产生的场强与没有导体在该点产生的场强一样.
二、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 .2．在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度 ，凹陷的位置几乎.
2.导体表面电荷一定均匀分布吗？什么样导体表面电荷均匀分布？【思考·提示】　2.不一定.球形导体.
三、尖端放电1．电离现象：空气中的气体分子在带电粒子的高速撞击下，分子中正负电荷的现象.2．尖端放电：导体尖端的电荷吸引空气中与它符号相反的电荷，尖端上的电荷被 而失去电荷，这个现象叫做尖端放电.四、静电屏蔽　处在电场中的空腔导体，由于内表面 ，所以空腔内 ，这种现象叫做静电屏蔽.
一、静电平衡导体的电荷分布特点1．内外表面分布不同，电荷都分布在外表面，导体内部没有电荷.2．受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大.3．“远近端”电荷的电性相反，电量相等.
(1)如图1－7－1所示，处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，即“远同近异”.图1－7－1
(2)如图1－7－2所示，当把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体，有些问题中所提到的“用手接触某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体.
一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，具有静电平衡的所有特点.人与大地都是导体，在人摸(触)导体的过程中，带电体、人、大地组成一个新导体，地球往往是新导体的远端.
二、对静电平衡的进一步理解1．静电平衡的特点：(1)导体内部场强处处为零.(2)电荷只能分布在导体的外表面；电场垂直于导体的外表面；整个导体是一个等势体，外表面是一个等势面.
2．静电平衡的实质导体发生了静电感应现象，感应电荷在导体内部产生一个附加电场E′，跟外加电场E反向，使自由电荷同时又受到F′＝E′q的电场力，随着导体两端的感应电荷不断积累，E′逐渐增大，当E′＝E时，导体内合场强为零，自由电荷所受合力为零，这时导体中无自由电荷定向移动，即导体达到了静电平衡状态.
1．静电平衡时，电荷在导体表面的分布往往是不均匀的，越是尖锐的地方，电荷分布越密，附近的电场强度越大.2．导体表面的场强不为零，且方向与表面垂直.　
三、对静电屏蔽的理解1．现象：一个金属导体壳(网罩)能把壳外电场遮住，使壳内部不受外电场影响，这种现象叫静电屏蔽.2．原理：静电屏蔽的原理是静电感应与静电平衡.
3．两种情况(1)金属壳内部不受外部影响如图1－7－3甲所示，使带电的金属球靠近验电器，由于静电感应，验电器的箔片张开，这表示验电器受到了外电场的影响.图1－7－3
如果事先用金属网罩把验电器罩住，如图乙所示，验电器的箔片就不张开，即使把验电器和金属网罩连接起来，箔片也不张开.这表明金属网罩能把外电场挡住，使罩内不受外电场的影响.
(2)接地的封闭导体壳，内部电场对外部没影响如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷＋q.由于静电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷，其电场线如图1－7－4甲所示.当把导体壳接地后，＋q在壳内的电场对壳外空间就没有影响了，如图乙所示.
因为当把球壳接地后，壳外表面感应的正电荷在静电力作用下流入大地(实际是大地的电子在静电力作用下通过接地的导线流到壳面上与壳外表面的正电荷中和)，使球壳外表面没有电荷，壳外空间就没有电场了.这样就出现了图乙所示的情况.
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1－7－5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(　　)
图1－7－5A．Ea最大　　　　　　　B．Eb最大C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec
【思路点拨】　电场中的导体静电平衡时合场强为零，感应电荷在导体上的分布无规则，没有合适的公式比较它产生电场的强弱，要抓住合场强为零的特点，转换研究对象求解.
【解析】　金属球在带电细杆MN的电场中，达到静电平衡后，其内部合场强处处为零.金属球上感应电荷在a、b、c三点产生电场的场强与MN在a、b、c三点产生电场的场强分别等大反向，显然MN在c点产生的电场最强，故选项C正确.【答案】　C
【思维总结】　在分析处于静电平衡状态的导体内部的场强时，一定要区分感应电荷的电场、外电场及合电场，因为感应电荷的电场与外电场等大、反向，导体内部各处的合场强为零.
1.如图1－7－6所示，长为l的导体棒原来不带电，现将一带电量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小等于______，方向为________.
将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图1－7－7所示，于是有(　　)
A．A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B．A的位置不变，B向右偏离竖直方向C．A向左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置都不变
【解析】　考虑B对A的作用时，A处在球壳C内，球壳会对其内的A有屏蔽作用，使A不受B的作用.A球通过静电感应使C的内、外壳分别带负电和正电，从而知道B球受C外壳正电吸引，所以B球往右偏离竖直方向，故B正确.【答案】　B
【思维总结】　根据静电感应，金属空心球C内表面带负电，外表面带正电，故B球将受静电引力而向右偏离竖直方向，C球内表面的负电荷对A球的引力平衡，故A球位置不变.
2．(2010年湖北八校高三第二次联考)如图1－7－8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
解析：选AD.由于金属球壳接地，对内外电场都有屏蔽作用，故A、D对，球壳外表面没有电荷，因为空腔内有带电体，所以空腔内有电场，内表面有感应电荷，故B、C错
1．导体处于静电平衡时，下列说法正确的是 (　　)A．导体内部没有电场B．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面C．导体内部没有电荷的运动D．以上说法均不正确答案：ABC
2．关于避雷针，以下说法正确的是(　　)A．避雷针避雷是中和云层的异种电荷B．避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地C．为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形D．避雷针安装在高大建筑物顶部，而不必接地
解析：选AB.避雷针应用了尖端放电的原理，避雷针上产生的感应电荷通过尖端放电，中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击，所以避雷针必须接地，A、B正确，D错.电荷在导体表面分布，突出的位置，电荷比较密集，更容易放电，所以不能设计成球形，C错.
3．一个不带电金属球壳，在它的球心放入一个正电荷，其电场分布是图1－7－9中的(　　)图1－7－9
解析：选B.由于处于静电平衡状态的导体内部的场强处处为零，故A选项不正确；由于空腔内部有一个正电荷，故在空腔内表面感应出等量的负电荷，外表面感应出等量的正电荷，因此C、D选项不正确；因外表面上分布有正电荷，故电场线应呈辐射状，所以B选项正确.
4．如图1－7－10所示，在两个固定电荷＋q和－q之间放入两个原来不带电的导体，1、2、3、4为导体上的四个点，在达到静电平衡后，各点的电势分别是φ1、φ2、φ3、φ4，则(　　)图1－7－10
A．φ4>φ3>φ2>φ1　　B．φ4＝φ3>φ2＝φ1C．φ4