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

7静电现象的应用 1 知道静电感应产生的原因 理解什么是静电平衡状态 2 理解静电平衡时 导体内部的电场强度处处为零 电荷只分布在导体的外表面上 3 知道处于静电平衡的导体是等势体 导体表面是等势面 4 知道尖端放电 静电屏蔽现象及它们的应用 1 静电平衡状态下导体的电场 1 静电平衡状态 导体中 包括表面 自由电子不再发生定向移动 我们就认为导体达到了静电平衡状态 2 静电平衡状态下导体的特点 处于静电平衡状态的导体 内部电场处处为零 处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体 它的表面是一个等势面 表面处的电场强度不为零 表面处的电场强度方向跟导体表面垂直 2 导体上电荷的分布 1 处于静电平衡状态的导体 内部没有电荷 电荷只分布在外表面 2 在导体表面 越尖锐的位置 电荷的密度 单位面积上的电荷量 越大 凹陷的位置几乎没有电荷 3 尖端放电 1 空气的电离 使空气分子中的正负电荷分离 这种现象叫作空气的电离 2 尖端放电 导体尖端的电荷密度很大 附近的电场很强 使周围中性空气分子电离 变成带电离子 这些带电离子在强电场的作用下加速 会使更多的空气分子电离 产生大量的正负离子 与导体尖端的电荷符号相反的离子被吸引到尖端 跟尖端上的电荷中和 这相当于尖端失去电荷 这种现象叫作尖端放电 3 应用与防止 应用 避雷针 防止 高压输电设备导体的表面尽量做得光滑 避免放电 4 静电屏蔽导体处于静电平衡时 内部电场强度处处为零 表现为电中性 若导体是空腔的 空腔部分的电场强度也处处为零 无论导体外部的电场是什么样的 电场都不会深入到导体内部 金属壳的这种作用叫作静电屏蔽 1 为什么处于静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零处在电场中的导体 导体中大量的电荷会在静电力的作用下发生定向移动 在导体的两端出现等量异种电荷 称为感应电荷 感应电荷会在导体内部激发附加电场 该电场会阻碍电荷的定向移动 只要外加电场还大于附加电场 电荷的定向移动就会继续进行 导体两端的感应电荷就会进一步增加 附加电场就会进一步增强 阻碍电荷的定向移动的力度会进一步加大 当外加电场与附加电场等大时 电荷受力平衡 电荷的定向移动结束 导体处于静电平衡状态 此时 外加电场与附加电场矢量和为零 处于静电平衡的导体内部表现为电中性 若不是这样 导体内部某一区域表现出某种电性 它激发的电场就会使电荷定向移动 直到这一区域表现为电中性为止 特别提醒金属导体中能自由移动的是电子 带正电的金属离子是不动的 2 接地空腔导体内部电场强度不影响外部空间 如乙图所示 第一种情况 因场源电荷产生的电场强度与导体球壳表面的感应电荷在空腔内的电场强度矢量和为零 表现为导体内空腔不受外部电场的影响 起到了屏蔽外部电场的作用 第二种情况 当空腔导体接地时 地球与导体形成同一个导体 空腔内壁是场源电荷的近端 感应异种电荷 地球是远端 感应同种电荷 空腔导体的外表面没有感应电荷 可理解为内部电场对空腔外不产生影响 对内部的电场起到了屏蔽作用 特别提醒静电屏蔽的实质就是静电感应 研究感应起电的方法就是以场源电荷为参照 近端感应异种电荷 远端感应同种电荷 类型一 类型二 类型三 类型一 类型二 类型三 题后反思感应电荷的电荷量未知 故不能直接求出感应电荷在某点的电场强度 类型一 类型二 类型三 A A向左偏离竖直方向 B向右偏离竖直方向B A的位置不变 B向右偏离竖直方向C A向左偏离竖直方向 B的位置不变D A B的位置都不变 类型一 类型二 类型三 点拨 小球A在金属球壳内 由于静电屏蔽的作用 不会受到外电场的影响 金属球壳C因静电感应 外表面是带电的 对B有力的作用 解析 金属球壳C能屏蔽外部的电场 外部的电场不能深入内部 因此小球A不会受到静电力的作用 不会发生偏转 金属球壳C处在电荷A的电场中 内壁是近端 感应异种电荷带负电 外壁是远端 感应同种电荷带正电 正的感应电荷在外部空间同样会激发电场 对小球B有吸引的作用 小球B向右偏 选项B正确 答案 B 类型一 类型二 类型三 题后反思A对B的作用不是直接的 而是通过C上的感应电荷对B发生作用 这种情况下金属球壳C只能屏蔽外部电场 而不能屏蔽内部的电场 若将球壳接地 则内外的电场均被屏蔽 类型一 类型二 类型三 静电的应用和防止 例3 多选 在下列措施中 能将产生的静电尽快导走的是 A 飞机轮子上搭地线B 印染车间保持湿度C 复印图片D 电工钳柄装有绝缘套 类型一 类型二 类型三 解析 飞机在飞行中与空气摩擦时 飞机外表面聚集了大量静电荷 降落时会给地面带来人员危害及火灾隐患 因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电 采取的措施是在轮胎上安装搭地线或用导电橡胶制造轮胎 在印染工作车间也同样容易产生静电 静电会给车间带来火灾隐患 为防止火灾发生 其中安全措施之一就是使车间保持一定湿度 从而通过湿润的空气及时导走静电