高中物理第一章静电场7静电现象的应用课件新人教版选修3-1

第一章,静电场,7 静电现象的应用,课 前 预 习,1静电感应现象 处于电场中的导体，由于_的作用，电荷出现_的现象。 2静电平衡状态 导体中(包括表面上) 没有电荷_的状态。,静电平衡状态,电场力,重新分布,定向移动,3静电平衡状态的特征 (1) 处于静电平衡状态的导体，内部的场强_。 (2) 处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面_。 (3) 处于静电平衡状态的整个导体是个_，导体的表面为_。,处处为零,垂直,等势体,等势面,1处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，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(单位面积的电荷量) _，凹陷的位置_电荷。,导体上电荷的分布,外表面上,越大,几乎没有,1电离 在导体尖端强电场的作用下，使空气分子中的_分离，这种现象叫做空气的电离。 2尖端放电 由于导体尖端的_很大，其附近电场_，使周围中性空气分子电离，变成带电离子，这些带电粒子在强电场加速下，会使更多的空气分子电离，产生大量的_，与导体尖端的电荷符号相反的粒子被_到尖端，跟尖端上的电荷_，这相当于尖端_电荷，这个现象叫尖端放电。,尖端放电,正负电荷,电荷密度,很强,带电粒子,吸引,中和,失去,3应用和防止 (1) 应用：_是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2) 防止：高压设备中导体的_会减少电能的损失。,避雷针,表面尽量光滑,1定义 当金属外壳达到静电平衡时，内部_电场，因而金属的外壳会对其_起保护作用，使它_不受_影响的现象。 2应用 电学仪器外面有_，野外高压线上方还有_与大地相连，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。,静电屏蔽,没有,内部,内部,外部电场,金属壳,两条导线,判一判 (1)静电平衡时，导体内的自由电子不再运动。( ) (2)静电平衡时，导体内部场强为零。( ) (3)静电平衡时，导体电势为零。( ) (4)静电平衡时，导体内部表现为电中性。电荷都分布在外表面，导体内部没有净电荷。( ) (5)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，不具有静电平衡的特点。( ),CD,解析：表面具有突出尖端的导体，在尖端的电荷分布密度很大，使得其周围电场很强，就可能使其周围的空气发生电离而引发尖端放电。因此不要在大树下避雨；别停留在山顶、山脊的凉亭等地方；快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔，身体的跨步越大，电压就越大，雷电也越容易伤人；在空旷地带使用手机通话，手机很有可能成为闪电的放电对象。,解析：若用金属制作家用电视机、收音机外壳，用电器的金属外壳就形成静电屏蔽，电磁信号就难以被电视机、收音机这类电磁波接收器接收，电视机、收音机就不能正常工作。,课 内 探 究,提示：(1) 不是 (2) 有 (3) 能(图略),探究一 对静电平衡及其特点的理解,1静电平衡实质 (1) 在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。 (2) 静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合0。,3静电平衡导体的电荷分布特点 内外表面分布不同，电荷都分布在外表面，导体内部没有净电荷。 感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，远同近异，如图甲所示： 净电荷在导体表面分布不均匀，导体表面尖锐处电荷分布密集，平滑处电荷分布稀疏，凹陷处几乎没有电荷，如图乙所示：,特别提醒：(1) 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。 (2) 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，达到静电平衡状态。,BCD,解题指导：正确理解处于静电平衡状态的导体的特点是处理此类问题的关键。 解析：金属板左侧接地，金属板与地球形成了一个导体，金属板相当于近端，而地球相当于远端，根据感应电荷“近异远同”的分布特点，A错，B对；由处于静电平衡状态导体的特点可知，a、b两点电势相等，接地后电势等于零，C对；金属板是一个等势体，电场线垂直于金属板表面向左，所以a、b两点的场强方向相同，D对。,BC,解析：金属板在Q的电场中达到静电平衡时，金属板是一个等势体，表面是一个等势面，表面的电场线与表面垂直，小球所受电场力与金属板表面垂直，在金属板上向右运动的过程中，电场力方向与位移方向垂直，对小球不做功，根据动能定理得知，小球的动能不变，速度不变，所以小球做匀速直线运动，故选BC。,提示：飞机外壳是金属材料的，它会在雷击时形成静电屏蔽，保护飞机内的乘客。,探究二 对静电屏蔽的理解,1静电屏蔽的实质 静电屏蔽实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已。,2静电屏蔽的两种情况 (1) 金属壳内部不受外部影响 如图：把验电器靠近带电体，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内，再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩内不受外电场的影响。,(2) 接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响 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(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。,特别提醒：(1) 接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响。 (2)空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间产生影响。,AD,解题指导：不接地的空腔物体可以屏蔽外界电场，接地的空腔物体可以屏蔽内部的电场，其本质都是由于外界电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清原电荷产生的电场、感应电场以及叠加后的合电场。 解析：小纸屑是绝缘体，当处于电场中时，虽不会像导体一样出现电荷的定向移动，但内部的极性分子也会在电场力的作用下移动，使异种电荷一端更靠近施感电荷，因而也会受到施感电荷的吸引力。A中由于静电屏蔽，P的电场影响不到导体N的内部，即N内部无电场，所以S不会被吸引，A正确。B中N没有接地，P的电场会影响到N的外部，即S处有电场，S会被吸引。C中P和S都处于导体N的外部，S处有电场，会被吸引。D中N被接地，内部电场不影响导体外部，即S处无电场，不会被吸引，D正确。,BC,解析：屏蔽服的作用是在穿用后，使处于高压电场中的人体外表面各部位形成一个等势屏蔽面，从而防护人体免受高压电场及电磁波的危害；等势面说明电势相等而不是等于0，而电场中的导体内的电场强度为0，所以BC正确，AD错误。,素 养 提 升,(1)应用：静电应用依据的物理原理几乎都是让带电的物质粒子在电场力的作用下，奔向并吸附到电极上。 (2)危害：静电由于吸附尘埃会给印刷、合成纤维等工业生产带来危害。静电对高精密仪器有干扰甚至毁坏作用。静电的最大危害是有可能因静电火花点燃某些易燃物质而引起爆炸。 (3)防止：最简单而又最可靠的办法是用导