高中物理 第一章 靜電場 第9講 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用課件 新人教版選修31

第一章靜電場1.知道什么是靜電平衡狀態(tài)，能說出處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體 中電場的特征.2.知道靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體上電荷的分布規(guī)律.3.了解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用.目標定位二、尖端放電和靜電屏蔽欄目索引一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場和電荷分布對點檢測 自查自糾一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場和電荷分布n知識梳理1.靜電平衡狀態(tài)發(fā)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象時，感應(yīng)電荷的電場與原電場 ，使導(dǎo)體內(nèi)部電場 ，直至為零，導(dǎo)體內(nèi)部自由電子不再發(fā)生 的狀態(tài).2.處于靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體中電場的特征(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部電場 .(2)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其外部表面附近任何一點的場強方向必跟該點的表面 .(3)處于靜電平衡狀態(tài)的整個導(dǎo)體是個 ，它的表面是個 .疊加減弱定向移動處處為0垂直等勢體等勢面答案3.導(dǎo)體上電荷的分布特點(1)導(dǎo)體內(nèi)部 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 ，凹陷的位置幾乎 .沒有外表面越大沒有電荷答案【深度思考】導(dǎo)體達到靜電平衡狀態(tài)后，導(dǎo)體內(nèi)的電荷還在運動嗎？答案答案達到靜電平衡后，自由電子沒有定向移動，而不是說導(dǎo)體內(nèi)部的電荷不動，內(nèi)部的電子仍在做無規(guī)則的運動.答案n典例精析例例1長為l的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為q的點電荷放在距棒左端R處，如圖1所示.當(dāng)棒達到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點P處產(chǎn)生的電場強度大小等于_，方向為_.圖1解析答案總結(jié)提升解析解析導(dǎo)體棒在點電荷q的電場中發(fā)生靜電感應(yīng)，左端出現(xiàn)負電荷，右端出現(xiàn)正電荷，棒中任何一點都有兩個電場，即外電場：q在該點形成的電場E0；附加電場：棒上感應(yīng)電荷在該點形成的電場E，達到靜電平衡狀態(tài)時EE0.題中所求的即為E，于是我們通過上述等式轉(zhuǎn)化為求E0.總結(jié)提升總結(jié)提升(1)當(dāng)外電場、導(dǎo)體在電場中的位置或?qū)w的形狀發(fā)生變化時，感應(yīng)電荷的分布會迅速變化，很快達到新的平衡.(2)靜電平衡時，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場與外電場在導(dǎo)體內(nèi)部的合場強為零.例例2如圖2所示為一空腔球形導(dǎo)體(不帶電)，現(xiàn)在將一個帶正電的小金屬球A放入空腔中，當(dāng)靜電平衡時，圖中a、b、c三點的場強大小E和電勢的關(guān)系是()A.EaEbEc，abcB.EaEbEc，abcC.EaEbEc，abcD.EaEcEb，abc圖2解析解析空腔球形導(dǎo)體在正電荷A的電場中感應(yīng)的結(jié)果如圖所示，從電場線的疏密可確定a點場強大于c點場強，而b點場強為零，故EaEcEb，而沿著電場線電勢降低，故abc，D選項正確.D返回解析答案n知識梳理二、尖端放電和靜電屏蔽1.所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號 的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷 ，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端 電荷.這個現(xiàn)象叫做 .2.把一個電學(xué)儀器放在 的金屬殼(網(wǎng))里，即使殼(網(wǎng))外有電場，由于 保持 為零，外電場對殼(網(wǎng))內(nèi)的儀器也不會 的現(xiàn)象叫靜電屏蔽.相反中和失去尖端放電封閉殼(網(wǎng))內(nèi)場強產(chǎn)生影響答案3.尖端放電和靜電屏蔽的應(yīng)用、防止：(1)尖端放電：應(yīng)用： 是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施.防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量 會減少電能的損失.(2)靜電屏蔽的應(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.避雷針光滑答案n典例精析例例3如圖3所示，把原來不帶電的金屬殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不與B發(fā)生接觸，達到靜電平衡狀態(tài)后，則()A.B的空腔內(nèi)電場強度為零B.B不帶電C.B的外表面帶正電D.B的內(nèi)表面帶負電圖3返回解析答案總結(jié)提升解析解析因為金屬殼的外表面接地，所以外表面無感應(yīng)電荷，只有內(nèi)表面有感應(yīng)電荷分布，且由于A帶正電，則B的內(nèi)表面帶負電，D對，B、C錯；B的空腔內(nèi)有帶正電的小球A產(chǎn)生的電場和金屬殼內(nèi)表面感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場，由電場疊加知，電場線的方向由A指向B，所以空腔內(nèi)電場強度不為零，A錯.答案答案D總結(jié)提升總結(jié)提升靜電屏蔽的兩種情況屏蔽外電場屏蔽內(nèi)電場圖示實現(xiàn)過程因場源電荷產(chǎn)生的電場與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場強為零，達到靜電平衡狀態(tài)，起到屏蔽外電場的作用當(dāng)空腔外部接地時，外表面的感應(yīng)電荷因接地將傳給地球，外部電場消失，起到屏蔽內(nèi)電場的作用總結(jié)提升返回最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電感應(yīng)與靜電平衡 對點檢測 自查自糾1.(靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場)如圖4所示，一個帶負電的金屬球放在絕緣的支架上，處于靜電平衡狀態(tài)，金屬球內(nèi)部的場強大小為E1，若減少金屬球的帶電荷量，再次處于靜電平衡狀態(tài)后，金屬球內(nèi)部的場強大小為E2，則()A.E2E1 B.E2E1C.E2E1 D.無法確定圖4解析解析處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部的場強處處為零，選項C正確.C解析答案2.(靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場和電荷的分布)(多選)如圖5所示，接地的金屬板右側(cè)有固定的點電荷Q，a、b是金屬板右側(cè)表面附近的兩點，其中a到Q的距離較小，下列說法正確的是()A.由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負電，左側(cè)表面帶正電B.由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負電，左側(cè)表面不帶電C.整個金屬板是一個等勢體，且電勢等于零D.a、b兩點的電場強度不為零，且a、b兩點的場強方向相同，但a點的 場強比b點的場強要大一些圖5解析答案解析解析金屬板若不接地，右側(cè)表面將感應(yīng)出負電荷，左側(cè)表面將感應(yīng)出等量正電荷.金屬板接地，大地上的自由電子通過接地導(dǎo)線上移與正電荷中和，達到靜電平衡時左側(cè)表面不帶電，整個金屬板的電勢與大地相同，都為零.所以選項A錯誤，選項B、C正確.金屬板接地時，右側(cè)表面上仍有感應(yīng)負電荷，因a距Q較近，場強要大些；整個金屬板是等勢體，表面是等勢面，電場線與等勢面垂直，故a、b兩點的場強方向都垂直指向右側(cè)面，方向相同，選項D正確.答案答案BCD3.(靜電防護和靜電屏蔽的應(yīng)用)電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，下列說法正確的是()A.銅絲編織的衣服不易拉破B.電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電勢為零C.電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電場強度為零D.銅線電阻小，能對人體起到保護作用解析解析高壓線路的檢修人員在進行高壓作業(yè)時，要穿上用金屬絲網(wǎng)制成的高壓作業(yè)服，相當(dāng)于把人體用金屬網(wǎng)罩起來.這樣，外部電場就不會影響到人體，從而避免了感應(yīng)電場對人體的傷害.故選項C正確.C返回解析答案