高中物理 第1章 静电场 7 静电现象的应用课件 新人教版选修31.ppt

第一章 静电场 7静电现象的应用 在带电的鸟笼里 鸟儿为什么仍能安全无恙 哦 原来是静电屏蔽 运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地面 这又是为什么呢 哦 原来是导走静电 知识自主梳理 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 知识点1 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 知识点2 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 知识点3 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 没有电场 因而金属的外壳会对其 内部起保护作用 使它 内部不受 外部电场影响的现象 2 应用电学仪器外面有 金属壳 野外高压线上方还有 两条导线与大地相连 都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响 知识点4 静电屏蔽 重点难点突破 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 一 对静电平衡及其特点的理解 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 1 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 二 静电屏蔽 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 解析 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 考点题型设计 题型1对静电平衡的理解及应用 bcd 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 点评 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 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 题型2静电屏蔽现象的分析与应用 ad 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 点评 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 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 题型3静电现象的应用与防止 b 解析 根据电荷间的相互作用特点结合题目中现象图分析 静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上 而达到喷涂的目的 喷嘴与工件之间的电场是非匀强电场 选项d错误 由题图知 待喷涂工件带负电 所以涂料微料应带正电 选项a正确 b c错误 点评 静电可以被人们利用 目前 静电的应用已有多种 如静电除尘 静电喷涂 静电植绒 静电复印等方面 但依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在静电力作用下奔向并吸附到电极上 解析 汽车行驶时 油罐中的汽油随车的振动摩擦起电 如果不及时的将这些静电倒走 一旦出现放电现象 就会发生爆炸事故 拖地铁链使油罐表面与大地相连 使油罐罐体中的电荷不断地中和 不致造成放电产生火花引起油罐爆炸 故选c c 易错案例剖析 ab 易错分析 本题易错选项及错误原因分析如下 正确解答 假设b带正电 则正电荷应分布在b的外