高中物理 第1章 第7节 静电现象的应用同步辅导与检测课件 新人教版选修31.ppt

第7节静电现象的应用 静电场 静电除尘离子风枪是一种高效静电消除装置 高压离子发生器在低电流高压作用下时 形成一个稳定的电场 电离空气后形成的离子体 通过高压气流将离子发生装置所产生的大量正负离子迅速吹向所要除静电的区域 中和物体上所积累的静电电荷 同时高速离子气流将静电吸引的尘粒吹除 并阻止其再次吸引尘埃粒子 离子风枪具有安装使用方便 风速强劲 工作状态稳定 除静电速度快等特点 被广泛用于电子 喷涂 塑胶 印刷 精密模具 包装等制造工艺中 一 静电平衡状态下导体的电场1 静电平衡状态处于电场中的导体内外电场相互 使导体内部电场 直至为零 导体内部自由电子不再发生定向 的状态 2 处于静电平衡状态下导体的特点 1 处于静电平衡状态下的导体 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 地球是一个 答案 一 1 叠加减弱移动2 1 处处为零 2 等势体等势面等势体 二 导体上电荷的分布特点1 导体内部 净电荷 净电荷分布在导体的 2 在导体表面 越尖锐的位置 电荷的密度 凹陷的位置几乎 答案 1 没有外表面2 越大没有电荷 三 尖端放电1 空气的电离 导体尖端电荷 电场很强 带电粒子在 剧烈运动撞击空气分子 从而使分子的正负电荷 的现象 2 尖端放电 所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子 由于被 而奔向尖端 与尖端上的电荷 相当于导体从尖端 的现象 答案 1 密度很大强电场的作用下分离2 吸引中和失去电荷 四 静电屏蔽1 定义 把一个电学仪器放在 的金属壳里 即使壳外有电场 由于 保持为零 外电场对壳内的仪器也不会 的现象 2 实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器 也能起到屏蔽作用 答案 1 封闭壳内场强产生影响2 金属网 3 应用 1 是利用尖端放电避免雷击的一种设施 2 电学仪器和电子设备外面套有 通信电缆表面包一层 高压带电作业人员穿 通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号较弱 答案 1 避雷针 2 金属罩铅皮金属网衣 一 静电平衡状态下导体的电场1 静电平衡状态 1 概念 如上图所示 金属导体中自由电子受到导体周围电场的电场力作用后向左移动 在右侧出现多余正电荷 导体两侧正 负电荷在导体内部产生与原电场反向的电场 因与原来的电场反向 叠加的结果是使原电场强度逐渐减弱 直至导体内部各点的合电场强度等于零为止 此时f e内q 0 导体内的自由电子不再发生定向移动 处于一个平衡状态 我们就说导体达到静电平衡状态 2 条件 内部电场处处为零 即e内 0由于静电感应 在导体两侧出现等量异种感应电荷 感应电荷在导体内部形成与电场e0反向的电场e 在导体内任一点e e0 使得合电场强度e内 0 2 静电平衡状态下导体的特点 1 处于静电平衡状态的导体 内部的场强处处为零 2 处于静电平衡状态的整个导体是个等势体 它的表面是个等势面 3 导体内部没有净电荷 净电荷只分布在导体的外表面 4 在导体表面 越尖锐的位置 电荷的密度越大 凹陷的位置几乎没有电荷 如图所示 在真空中把一绝缘导体ab向带负电的小球p缓慢地靠近 不接触 且未发生放电现象 时 下列说法中正确的是 a b端的感应电荷越来越多b 导体内部场强越来越大c 导体的感应电荷在m点产生的场强大于在n点产生的场强d 导体的感应电荷在m n两点产生的场强相等 解析 绝缘导体移近带负电的小球p时 导体中的自由电子受到带负电小球p产生的电场的作用力变大 使自由电子不断地向b端移动 ab两端的感应电荷不断增多 故选项a正确 由于导体ab是缓慢移动 导体处于静电平衡是在很短的时间内完成的 缓慢移动过程中的各个状态带负电小球p产生的电场和导体ab上感应电荷的电场叠加的结果均会使导体内部各处的合场强总等于零 故选项b错误 m点距小球p的距离比n点要近 由e k可知 带负电小球p在m点产生的场强大于在n点产生的场强 而导体内部的合场强处处为零 那么导体上的感应电荷在m点产生的附加电场的场强就大于在n点产生的附加电场的场强 故选项c正确 d错误 答案 ac 二 静电屏蔽1 静电屏蔽的两种情况 1 如图甲所示 使带电的金属球靠近验电器 观察验电器的情况 然后 如图乙所示 事先用金属网罩把验电器罩住 再把带电金属球靠近验电器 或者直接把验电器和金属网罩用导线连接起来 观察实验现象 可以发现 图甲中 验电器的箔片张开 图乙中 验电器的箔片不张开 这说明 金属网罩能把外电场挡住 使罩内不受外电场的影响 2 静电屏蔽的另一种情况 接地的封闭的导体壳内部电场对壳外空间没有影响 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电场作用下通过接地的导线流到球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 于是网罩内带电体对外界的影响就随之消除 壳内 q的电场不会受到球壳外界电场的任何影响 这样就出现图乙所示的情况 这种情况 既能屏蔽外界电场对网罩内部的影响 又能屏蔽网罩内带电体对网罩外部电场的影响 2 静电屏蔽的应用和防止 1 为防止外界电场的干扰 有些电子设备的外面套有金属壳 通讯电缆的外层包有一层金属线来进行静电屏蔽 2 静电屏蔽也可带来不利的影响 如航天飞机 飞船返回地球大气层时 由于飞船与大气层的高速摩擦而产生高温 在飞船的周围形成一层等离子体 它对飞船产生静电屏蔽作用 导致地面控制中心与飞船的通信联系暂时中断 对宇航员来说 这是一个危险较大的时间段 在如图所示的实验中 验电器的金属箔片会张开的是 解析 a中不会张开 金属网可以屏蔽外电场 b中会张开 因为金属网未接地 网内的带电体可以对外界产生影响 c中不会张开 因为金属网已接地 网内的带电体对网外无影响 网外的带电体对网内也无影响 答案 b 变式迁移 1 如图所示 带电体q靠近一个接地空腔导体 空腔里面无电荷 在静电平衡后 下列物理量中不等于0的是 a 导体腔内任意点的电场强度b 导体腔内任意点