高中物理 第一章 静电场 第9讲 静电现象的应用课件 新人教版选修31.ppt

第一章静电场 第9讲静电现象的应用 1 知道什么是静电平衡状态 能说出处于静电平衡状态的导体中电场的特征 2 知道静电平衡状态下导体上电荷的分布规律 3 了解尖端放电 静电屏蔽现象及其应用 目标定位 二 尖端放电和静电屏蔽 栏目索引 一 静电平衡状态下导体的电场和电荷分布 对点检测自查自纠 一 静电平衡状态下导体的电场和电荷分布 知识梳理 1 静电平衡状态发生静电感应现象时 感应电荷的电场与原电场 使导体内部电场 直至为零 导体内部自由电子不再发生的状态 2 处于静电平衡状态下导体中电场的特征 1 处于静电平衡状态的导体 内部电场 2 处于静电平衡状态的导体 其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 它的表面是个 叠加 减弱 定向移动 处处为0 垂直 等势体 等势面 答案 3 导体上电荷的分布特点 1 导体内部电荷 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 凹陷的位置几乎 没有 外表面 越大 没有电荷 答案 深度思考 导体达到静电平衡状态后 导体内的电荷还在运动吗 答案达到静电平衡后 自由电子没有定向移动 而不是说导体内部的电荷不动 内部的电子仍在做无规则的运动 答案 典例精析 例1长为l的导体棒原来不带电 现将一带电荷量为 q的点电荷放在距棒左端r处 如图1所示 当棒达到静电平衡后 棒上的感应电荷在棒内中点p处产生的电场强度大小等于 方向为 图1 解析答案 总结提升 解析导体棒在点电荷 q的电场中发生静电感应 左端出现负电荷 右端出现正电荷 棒中任何一点都有两个电场 即外电场 q在该点形成的电场e0 附加电场 棒上感应电荷在该点形成的电场e 达到静电平衡状态时e e0 题中所求的即为e 于是我们通过上述等式转化为求e0 总结提升 总结提升 1 当外电场 导体在电场中的位置或导体的形状发生变化时 感应电荷的分布会迅速变化 很快达到新的平衡 2 静电平衡时 感应电荷产生的电场与外电场在导体内部的合场强为零 例2如图2所示为一空腔球形导体 不带电 现在将一个带正电的小金属球a放入空腔中 当静电平衡时 图中a b c三点的场强大小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 图2 解析空腔球形导体在正电荷a的电场中感应的结果如图所示 从电场线的疏密可确定a点场强大于c点场强 而b点场强为零 故ea ec eb 而沿着电场线电势降低 故 a b c d选项正确 d 返回 解析答案 知识梳理 二 尖端放电和静电屏蔽 1 所带电荷与导体尖端的电荷符号的粒子 由于被吸引而奔向尖端 与尖端上的电荷 这相当于导体从尖端电荷 这个现象叫做 2 把一个电学仪器放在的金属壳 网 里 即使壳 网 外有电场 由于保持为零 外电场对壳 网 内的仪器也不会的现象叫静电屏蔽 相反 中和 失去 尖端放电 封闭 壳 网 内场强 产生影响 答案 3 尖端放电和静电屏蔽的应用 防止 1 尖端放电 应用 是利用尖端放电避免雷击的一种设施 防止 高压设备中导体的表面尽量会减少电能的损失 2 静电屏蔽的应用 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 避雷针 光滑 答案 典例精析 例3如图3所示 把原来不带电的金属壳b的外表面接地 将一带正电的小球a从小孔中放入球壳内 但不与b发生接触 达到静电平衡状态后 则 a b的空腔内电场强度为零b b不带电c b的外表面带正电d b的内表面带负电 图3 返回 解析答案 总结提升 解析因为金属壳的外表面接地 所以外表面无感应电荷 只有内表面有感应电荷分布 且由于a带正电 则b的内表面带负电 d对 b c错 b的空腔内有带正电的小球a产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场 由电场叠加知 电场线的方向由a指向b 所以空腔内电场强度不为零 a错 答案d 总结提升 总结提升 静电屏蔽的两种情况 总结提升 返回 对点检测自查自纠 1 2 3 1 静电平衡状态下导体的电场 如图4所示 一个带负电的金属球放在绝缘的支架上 处于静电平衡状态 金属球内部的场强大小为e1 若减少金属球的带电荷量 再次处于静电平衡状态后 金属球内部的场强大小为e2 则 a e2 e1b e2 e1c e2 e1d 无法确定 图4 解析处于静电平衡状态的导体内部的场强处处为零 选项c正确 c 解析答案 1 2 3 2 静电平衡状态下导体的电场和电荷的分布 多选 如图5所示 接地的金属板右侧有固定的点电荷 q a b是金属板右侧表面附近的两点 其中a到 q的距离较小 下列说法正确的是 a 由于静电感应 金属板右侧表面带负电 左侧表面带正电b 由于静电感应 金属板右侧表面带负电 左侧表面不带电c 整个金属板是一个等势体 且电势等于零d a b两点的电场强度不为零 且a b两点的场强方向相同 但a点的场强比b点的场强要大一些 图5 解析答案 1 2 3 解析金属板若不接地 右侧表面将感应出负电荷 左侧表面将感应出等量正电荷 金属板接地 大地上的自由电子通过接地导线上移与正电荷中和 达到静电平衡时左侧表面不带电 整个金属板的电势与大地相同 都为零 所以选项a错误 选项b c正确 金属板接地时 右侧表面上仍有感应负电荷 因a距q较近 场强要大些 整个金属板是等势体 表面是等势面 电场线与等势面垂直 故a b两点的场强方向都垂直指向右侧面 方向相同 选项d正确 答案bcd 1 2 3 3 静电防护和静电屏蔽的应用 电工穿的高压作业服是用铜丝编织的 下列说法正确的是 a 铜丝编织的衣服不易拉破b 电工被铜丝衣服所包裹 使体内电势为零c 电工被铜丝衣服所包裹 使体内电场强度