《静电现象的应用》课件 新人教版选修3-1.ppt

第七节静电现象的应用 思考 1 金属导体的微观结构如何 E 将金属导体放入电场中 3 自由电子会在什么地方积聚 2 自由电子怎样移动 思考 1 金属导体的微观结构如何 E E E合 E E 将金属导体放入电场中 2 自由电子怎样移动 4 电子的积聚会出现怎样的结果 3 自由电子会在什么地方积聚 思考 1 金属导体的微观结构如何 将金属导体放入电场中 2 自由电子怎样移动 5 最终会出现怎样的现象 E E合 0 4 电子的积聚会出现怎样的结果 3 自由电子会在什么地方积聚 一 静电平衡 1 处于静电平衡状态下的导体 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 地球是一个极大的导体 可以认为处于静电平衡状态 所以它是一个等势体 这是我们可以选大地做零电势体的一个原因 3 导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直 1定义 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 叠加 减弱 移动 2特点 法拉第圆筒实验 结论 平衡时导体内部没有电荷 其电荷只分布在外表面 二 导体上的电荷分布 思考 电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢 三 尖端放电 导体尖端的电荷密度很大 附近的电场特别强 它会导致一个重要的后果 就是尖端放电 在强电场作用下 物体曲率大的地方 如尖锐 细小的顶端 弯曲很厉害处 附近 等电位面密 电场强度剧增 致使这里空气被电离而产生气体放电现象 称为电晕放电 而尖端放电为电晕放电的一种 专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象 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 密度很大 强电场的作用下 分离 吸引 中和 失去电荷 应用 避雷针 四 静电屏蔽现象 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 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 封闭 壳内场强 产生影响 金属网 避雷针 金属罩 铅皮 金属网衣 静电屏蔽实验 静电屏蔽的应用 静电屏蔽的应用 1 深刻理解静电感应现象 1 金属导体的特征 由做热振动的正离子和在它们之间做无规则热运动的自由电子组成 2 静电感应现象 导体内自由电荷在静电力作用下重新分布 导体两端出现等量的正负感应电荷的现象 3 导体的静电平衡 静电平衡状态 静电感应中 当感应出现的正 负电荷产生的附加场强E 大小等于外场强E0时 合场强E等于零 导体内部没有电荷定向移动的状态 导体静电平衡的条件 导体内部的合场强处处为零 4 静电平衡状态下导体特点 处于静电平衡状态的导体 内部的场强处处为零 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 电荷分布特点a 内外表面分布不同 电荷都分布在外表面 导体内部没有电荷 b 受导体的形状影响 电荷分布不均匀 越尖锐的地方 电荷分布的密度越大 外部附近的场强也越强 c 远近端 电荷的电性相反 电量相等 如右图所示 处于静电平衡状态的导体 离场源电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷 即 远同近异 感应电荷在两端的外表面 导体右端较左端尖锐 电荷密度大 长为L的导体棒原来不带电 现将一带电量为 q的点电荷放在距导体棒左端R处 如右图所示 当导体棒达到静电平衡后 棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强大小等于 方向 解析 导体处于静电平衡状态时 导体内部合场强为零 这是点电荷q所形成的电场与棒两端出现的感应电荷所形成的附加电场在棒中叠加的结果 即E合 E1 E2 0 2 静电屏蔽的两种情况及本质 1 导体内部不受外部电场的影响 现象 由于静电感应 验电器箔片张开 如图甲 将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开 如图乙 即外部电场影响不到导体内部 本质 是静电感应 导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零 2 接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响 现象 a 如右图甲导体壳没有接地时 处于内部电场中 达到静电平衡 导体壳内外表面出现等量异种电荷 空间电场的电场线起于场源正电荷 终于导体壳内表面负电荷 再起于导体壳外表面正电荷 终于无穷远 壳内外表面之间场强处处为零 壳外场强不为零 b 导体壳接地后 如图乙所示 导体壳外的正电荷被大地负电荷中和 正电荷出现在地球的另一端无穷远处 空间电场起于场源正电荷终于导体壳内表面负电荷 导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零 导体外部空间不受内部电场影响 本质 仍然是静电感应 导体内表面感应电荷与壳内电场在导体壳表面以外空间叠加结果为零 如右图所示为空腔球形导体 不带电 现将一个带正电的小金属球A放入腔内 静电平衡时 图中a b c三点的场强E和电势 的关系是 A Ea Eb Ec a b cB Ea Eb Ec a b cC Ea Eb Ec a b cD Ea Ec Eb a b c 解析 答案 D 跟踪发散 1 1 如右图所示 点电荷A和B带电荷量分别为3 0 10 8C和 2 4 10 8C 彼此相距6cm 若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1cm的金属球壳 求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度 答案 5 4 105N C方向由O指向A 具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷 下面中的四个图画出了其空间电场的电场线情况 符合实际情况的是 解析 静电平衡状态的导体内部 实体部分 场强处处为零 静电感应的结果使球壳上的电荷分布如图所示 答案 D 1 在一个导体球壳内放一个电荷量为 Q的点电荷 如下图所示 用E表示球壳外任一点的场强 则 A 当 Q在球壳中央时 E 0B 不论 Q在球壳内何处 E一定为零C 只有当 Q在球心且球壳接地时 E 0D 只要球壳接地 不论 Q在球壳内何处 E 0解析 Q在球壳内任何位置 只会影响球壳内的负电荷分布 球壳外部带正电荷会使外部场强不为零 所以A B错 而球壳接地会使外部电荷导入大地 所以外部场强才会为零 故C也错 选D 答案 D 2 2010 海南卷 利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘 静电除尘器由金