高中物理 第1章 靜電場(chǎng) 7 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用課件 新人教版選修3-1

第 一 章 靜 電 場(chǎng)7 靜 電 現(xiàn) 象 的 應(yīng) 用 理解靜電平衡狀態(tài)及特點(diǎn)知道靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)了解生活中的靜電現(xiàn)象及應(yīng)用 在帶電的鳥籠里，鳥兒為什么仍能安全無(wú)恙？(哦！原來(lái)是靜電屏蔽)運(yùn)輸汽油等易燃易爆物品的車輛總有一條鐵鏈拖在地面，這又是為什么呢？(哦！原來(lái)是導(dǎo)走靜電) 1 知 識(shí) 自 主 梳 理2 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 突 破3 考 點(diǎn) 題 型 設(shè) 計(jì)4 易 錯(cuò) 案 例 剖 析5 課 堂 知 識(shí) 結(jié) 構(gòu)6 隨 堂 鞏 固 提 升7 課 時(shí) 作 業(yè) 知 識(shí) 自 主 梳 理 1靜 電 感 應(yīng) 現(xiàn) 象處于電場(chǎng)中的導(dǎo)體，由于_的作用，電荷出現(xiàn)_的現(xiàn)象。2靜 電 平 衡 狀 態(tài)導(dǎo)體中(包括表面上)沒(méi)有電荷_的狀態(tài)。靜 電 平 衡 狀 態(tài)知 識(shí) 點(diǎn) 1電場(chǎng)力重新分布定向移動(dòng) 3靜 電 平 衡 狀 態(tài) 的 特 征(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)_。(2)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，外部表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面_。(3)處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)_，導(dǎo)體的表面為_。處處為零垂直等勢(shì)體等勢(shì)面 1處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的_。2在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量) _，凹陷的位置_電荷。知 識(shí) 點(diǎn) 2 導(dǎo) 體 上 電 荷 的 分 布外表面上越大幾乎沒(méi)有 1電 離在導(dǎo)體尖端強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，使空氣分子中的_分離，這種現(xiàn)象叫做空氣的電離。2尖 端 放 電由于導(dǎo)體尖端的_很大，其附近電場(chǎng)_，使周圍中性空氣分子電離，變成帶電離子，這些帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)加速下，會(huì)使更多的空氣分子電離，產(chǎn)生大量的_，與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子被_到尖端，跟尖端上的電荷_，這相當(dāng)于尖端_電荷，這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。知 識(shí) 點(diǎn) 3 尖 端 放 電正負(fù)電荷電荷密度很強(qiáng)帶電粒子吸引中和失去 3應(yīng) 用 和 防 止(1)應(yīng)用：_是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。(2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的_會(huì)減少電能的損失。避雷針表面盡量光滑 1定 義當(dāng)金屬外殼達(dá)到靜電平衡時(shí)，內(nèi)部_沒(méi)有電場(chǎng)，因而金屬的外殼會(huì)對(duì)其_內(nèi)部起保護(hù)作用，使它_內(nèi)部不受_外部電場(chǎng)影響的現(xiàn)象。2應(yīng) 用電學(xué)儀器外面有_金屬殼，野外高壓線上方還有_兩條導(dǎo)線與大地相連，都是利用靜電屏蔽現(xiàn)象消除外電場(chǎng)的影響。知 識(shí) 點(diǎn) 4 靜 電 屏 蔽 重 點(diǎn) 難 點(diǎn) 突 破 1.靜 電 平 衡 實(shí) 質(zhì)(1)在達(dá)到靜電平衡的過(guò)程中，外電場(chǎng)引起導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動(dòng)使導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外電場(chǎng)方向相反，使合場(chǎng)強(qiáng)減小，隨著感應(yīng)電荷的繼續(xù)增加，合場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，直至合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷的定向移動(dòng)停止。(2)靜電平衡的條件：導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)為零，即E合0。一 、 對(duì) 靜 電 平 衡 及 其 特 點(diǎn) 的 理 解 3靜 電 平 衡 導(dǎo) 體 的 電 荷 分 布 特 點(diǎn)內(nèi)外表面分布不同，電荷都分布在外表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷。感應(yīng)電荷分布于導(dǎo)體兩端，電性相反，電量相等，遠(yuǎn)同近異，如圖甲所示：凈電荷在導(dǎo)體表面分布不均勻，導(dǎo)體表面尖銳處電荷分布密集，平滑處電荷分布稀疏，凹陷處幾乎沒(méi)有電荷，如圖乙所示： 特 別 提 醒 (1)一個(gè)孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場(chǎng)中，處于靜電平衡狀態(tài)，具有靜電平衡的所有特點(diǎn)。(2)人與大地都是導(dǎo)體，在人摸(觸)導(dǎo)體的過(guò)程中，帶電體、人、大地組成一個(gè)新導(dǎo)體，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。 1實(shí) 質(zhì)靜電屏蔽實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)的感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)矢量和為零，好像是金屬殼將外電場(chǎng)“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場(chǎng)并存，矢量和為零而已。二 、 靜 電 屏 蔽 2靜 電 屏 蔽 的 兩 種 情 況(1)金屬殼內(nèi)部不受外部影響如圖：把驗(yàn)電器靠近帶電體，箔片會(huì)張開，但如果把驗(yàn)電器置于金屬網(wǎng)罩內(nèi)，再靠近帶電體，箔片不再?gòu)堥_，說(shuō)明網(wǎng)罩內(nèi)不受外電場(chǎng)的影響。 (2)接地的封閉導(dǎo)體殼，內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)外部沒(méi)有影響如一封閉的導(dǎo)體殼內(nèi)部空間某點(diǎn)有一點(diǎn)電荷q。由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷。其電場(chǎng)線如圖(甲)所示，當(dāng)把導(dǎo)體殼接地后，q在殼內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)殼外空間就沒(méi)有影響了，如圖(乙)所示。 特 別 提 醒 (1)接地的空腔導(dǎo)體，腔外電場(chǎng)對(duì)腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，腔內(nèi)電場(chǎng)對(duì)腔外空間也不產(chǎn)生影響，即內(nèi)外互不影響。(2)空腔導(dǎo)體不接地，腔外電場(chǎng)對(duì)腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，腔內(nèi)電場(chǎng)對(duì)腔外空間產(chǎn)生影響。 解 析 ：飛機(jī)外殼是金屬材料的，它會(huì)在雷擊時(shí)形成靜電屏蔽，保護(hù)飛機(jī)內(nèi)的乘客。 考 點(diǎn) 題 型 設(shè) 計(jì) 題 型 1 對(duì) 靜 電 平 衡 的 理 解 及 應(yīng) 用 BCD 解 析 ：金屬板左側(cè)接地，金屬板與地球形成了一個(gè)導(dǎo)體，金屬板相當(dāng)于近端，而地球相當(dāng)于遠(yuǎn)端，根據(jù)感應(yīng)電荷“近異遠(yuǎn)同”的分布特點(diǎn)，A錯(cuò)，B對(duì)；由處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)可知，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等，接地后電勢(shì)等于零，C對(duì)；金屬板是一個(gè)等勢(shì)體，電場(chǎng)線垂直于金屬板表面向左，所以a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同，D對(duì)。點(diǎn) 評(píng) ：正確理解處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)是處理此類問(wèn)題的關(guān)鍵。 BC 解 析 ：金屬板在Q的電場(chǎng)中達(dá)到靜電平衡時(shí)，金屬板是一個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面，表面的電場(chǎng)線與表面垂直，小球所受電場(chǎng)力與金屬板表面垂直，在金屬板上向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，電場(chǎng)力方向與位移方向垂直，對(duì)小球不做功，根據(jù)動(dòng)能定理得知，小球的動(dòng)能不變，速度不變，所以小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故選BC。 題 型 2 靜 電 屏 蔽 現(xiàn) 象 的 分 析 與 應(yīng) 用AD 解 析 ：小紙屑是絕緣體，當(dāng)處于電場(chǎng)中時(shí)，雖不會(huì)像導(dǎo)體一樣出現(xiàn)電荷的定向移動(dòng)，但內(nèi)部的極性分子也會(huì)在電場(chǎng)力的作用下移動(dòng)，使異種電荷一端更靠近施感電荷，因而也會(huì)受到施感電荷的吸引力。A中由于靜電屏蔽，P的電場(chǎng)影響不到導(dǎo)體N的內(nèi)部，即N內(nèi)部無(wú)電場(chǎng)，所以S不會(huì)被吸引，A正確。B中N沒(méi)有接地，P的電場(chǎng)會(huì)影響到N的外部，即S處有電場(chǎng)，S會(huì)被吸引。C中P和S都處于導(dǎo)體N的外部，S處有電場(chǎng)，會(huì)被吸引。D中N被接地，內(nèi)部電場(chǎng)不影響導(dǎo)體外部，即S處無(wú)電場(chǎng)，不會(huì)被吸引，D正確。點(diǎn) 評(píng) ：不接地的空腔物體可以屏蔽外界電場(chǎng)，接地的空腔物體可以屏蔽內(nèi)部的電場(chǎng)，其本質(zhì)都是由于外界電場(chǎng)與感應(yīng)電場(chǎng)疊加的結(jié)果，分析中應(yīng)特別注意分清原電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)、感應(yīng)電場(chǎng)以及疊加后的合電場(chǎng)。 BC 解 析 ：屏蔽服的作用是在穿用后，使處于高壓電場(chǎng)中的人體外表面各部位形成一個(gè)等勢(shì)屏蔽面，從而防護(hù)人體免受高壓電場(chǎng)及電磁波的危害；等勢(shì)面說(shuō)明電勢(shì)相等而不是等于0，而電場(chǎng)中的導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，所以BC正確，AD錯(cuò)誤。 題 型 3 靜 電 現(xiàn) 象 的 應(yīng) 用 與 防 止 B 解 析 ：根據(jù)電荷間的相互作用特點(diǎn)結(jié)合題目中現(xiàn)象圖分析。靜電噴涂的原理就是讓帶電的涂料微粒在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下被吸附到工件上，而達(dá)到噴涂的目的，噴嘴與工件之間的電場(chǎng)是非勻強(qiáng)電場(chǎng)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤；由題圖知，待噴涂工件帶負(fù)電，所以涂料微料應(yīng)帶正電，選項(xiàng)A正確，B、C錯(cuò)誤。點(diǎn) 評(píng) ：靜電可以被人們利用，目前，靜電的應(yīng)用已有多種，如靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復(fù)印等方面，但依據(jù)的物理原理幾乎都是讓帶電的物質(zhì)微粒在靜電力作用下奔向并吸附到電極上。 解 析 ：汽車行駛時(shí)，油罐中的汽油隨車的振動(dòng)摩擦起電，如果不及時(shí)的將這些靜電倒走，一旦出現(xiàn)放電現(xiàn)象，就會(huì)發(fā)生爆炸事故，拖地鐵鏈?zhǔn)褂凸薇砻媾c大地相連，使油罐罐體中的電荷不斷地中和，不致造成放電產(chǎn)生火花引起油罐爆炸，故選C。C 易 錯(cuò) 案 例 剖 析 AB 易 錯(cuò) 分 析 ：本題易錯(cuò)選項(xiàng)及錯(cuò)誤原因分析如下：易錯(cuò)選項(xiàng)錯(cuò)誤原因C誤認(rèn)為驗(yàn)電器外殼起屏蔽作用，從而金箔上沒(méi)有電荷，其箔片不會(huì)張開，其實(shí)金屬桿與驗(yàn)電器外殼絕緣D認(rèn)為B的內(nèi)殼不帶電，C的另一端與B的內(nèi)殼接觸時(shí)驗(yàn)電器不帶電，金屬箔不張開，錯(cuò)選D項(xiàng)。 正 確 解 答 ：假設(shè)B帶正電，則正電荷應(yīng)分布在B的外表面上，不管C接B的外殼還是內(nèi)表面，驗(yàn)電器的金屬球?qū)щ姉U和金屬箔通過(guò)導(dǎo)線C與B就構(gòu)成一個(gè)整體，因平衡狀態(tài)下帶電體電荷只分布在外表面上，由于驗(yàn)電器在B的外部，也就成了這個(gè)整體的外表面的一部分。因此，無(wú)論C的另一端與B什么地方接觸，驗(yàn)電器一定帶電，故A、B正確。 課 堂 知 識(shí) 結(jié) 構(gòu) 隨 堂 鞏 固 提 升 課 時(shí) 作 業(yè)