物理人教选修31课件第一章静电场第7节.ppt

第7节静电现象的应用,自由电荷,一、静电平衡状态下的导体的电场1.静电感应现象：把导体放入电场，导体内部的在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现电荷的现象。2.静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场强度，导体内的自由电子不再的状态。,等量异种,等于0,发生定向移动,处处为零,3.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。二、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，电荷只分布在导体的。2.在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度(单位面积的电荷量)、的位置几乎没有电荷。,垂直,等势体,等势面,外表面,越大,凹陷,电离,三、尖端放电和静电屏蔽,电离,中和,壳内,内部,内部,避雷针,平缓,思考判断1.处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零。()2.静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零。()3.处于静电平衡状态下的导体内部的自由电荷静止不动。()4.避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。()5.用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。(),对静电平衡的理解,要点归纳,1.静电平衡的实质：金属导体放到场强为E0的电场中，金属中的自由电荷在静电力作用下定向移动导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小。当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，合场强为零时，自由电荷的定向移动停止。,2.对静电平衡的三点理解(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。(3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零，是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E的合场强为零，EE。,精典示例例1如图1所示，一个不带电的表面绝缘的导体P正在向带正电的小球Q缓慢靠近，但不接触，也没有发生放电现象，则下列说法中正确的是(),图1,A.B端的感应电荷为负电荷B.导体P内部场强越来越大C.C点的电势高于B点电势D.导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强,解析导体P处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体的右端B带正电荷，导体的左端C带负电荷，故选项A错误；处于静电平衡的导体内部场强为零，故选项B错误；导体P缓慢靠近Q，时刻处于静电平衡状态，由其特性知，B、C电势相等，故选项C错误；在C点和B点的电场由导体上的感应电荷产生的电场和带正电的小球Q产生的电场共同作用的结果，并且为0，带正电的小球Q在C点的场强大于B点的场强，所以导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强，故选项D正确。答案D,(1)静电平衡时，外电场E0和感应电荷产生的附加电场E，大小相等、方向相反，导体内各位置的合场强为零，自由电荷所受合力为零。(2)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。(3)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。,针对训练1一金属球，原来不带电。现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图2所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比()图2A.Ea最大B.Eb最大C.Ec最大D.EaEbEc,解析处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的合场强都为零。静电平衡的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN在这一点形成的电场的场强等大反向，比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN的电场在这三点的场强，由于c点离MN最近，故MN的电场在c点的场强最大，感应电荷电场在c点的场强也最大，故选项C正确。答案C,静电屏蔽的理解及应用,要点归纳,1.静电屏蔽的实质：静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内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。,2.静电屏蔽的两种情况,3.应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用到科学技术工作中。例如，电子仪器设备外面的金属罩，通讯电缆外面包的铅皮等，都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。,精典示例例2(多选)(2017济宁高二检测)如图3所示，一个不带电的导体球N，置于空心导体球M附近，现将另一个带电荷量为Q的金属球放于空腔导体M内，则(),A.若M接地，N上无感应电荷B.若M不接地，且M原来不带电，N上无感应电荷C.若M不接地，且M原来不带电，N上有感应电荷D.若M不接地，且M原来带电，N上一定有感应电荷,图3,解析若M接地，空心导体球M外没有电场，N上无感应电荷，A正确；若M不接地，且M原来不带电，则空心球M外有电场，N上有感应电荷，B错误，C正确；若M不接地，且M原来带电，由于Q的放入，可能使空腔电荷集聚于内表面，则N上可能有感应电荷，也可能没有感应电荷，D错误。答案AC,例3如图4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4,解析因为金属壳的外表面接地，所以外表面没有感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，B的内表面带负电，D正确，B、C错误；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，所以空腔内电场强度不为零，A错误。答案D,(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。,针对训练2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,1.(静电平衡状态下导体的电场)如图5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(),图5,A.E2E1B.E2E1C.E2E1D.无法确定,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。答案C,2.(静电平衡的理解)如图6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E和电势的关系是()A.EaEbEc，abcB.EaEbEc，abcC.EaEbEc，abcD.EaEcEb，abc,图6,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EaEcEb，而沿着电场线电势降低，故abc，选项D正确。答案D,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，使体内电场强度为零D.铜线电阻小，能对人体起到保护作用解析高压线路的检修人员在进行高压作业时，要穿上用金属丝网制成的高压作业服，相当于把人体用金属网罩起来。这样，外部电场就不会影响到人体，从而避免了感应电场对人体的伤害。故选项C正确