静电感应现象的应用课件教学教材

1、第一(dy)课时第一页，共51页。学习目标：学习目标：1.1.通过对静电场中导体通过对静电场中导体的自由电荷的自由电荷(z yu (z yu din h)din h)运动情况的讨运动情况的讨论，了解静电平衡的概论，了解静电平衡的概念。念。2.2.知道处于静电平衡的知道处于静电平衡的导体的特征导体的特征第二页，共51页。第三页，共51页。ABC第四页，共51页。思考思考(sko)(sko)（1 1）将金属导体放入电场中）将金属导体放入电场中, ,导体内的自导体内的自由电子怎样由电子怎样(znyng)(znyng)移动？移动？（4 4）最终会出现）最终会出现(chxin)(chxin)怎样的怎样的

2、现象？现象？ E（3 3）电子的积聚会出现怎样的结果？）电子的积聚会出现怎样的结果？（2 2）自由电子会在什么地方积聚？）自由电子会在什么地方积聚？第五页，共51页。0E2.静电静电(jngdin)平衡平衡-1 1、导体中自由电荷、导体中自由电荷在电场力作用在电场力作用(zuyng)(zuyng)下将发下将发生定向移动生定向移动. .第六页，共51页。-EEE2 2、 导体两端出现导体两端出现(chxin)(chxin)感应电荷感应电荷, ,感应电荷在导体中感应电荷在导体中中产生反方向的附中产生反方向的附加场加场. .感应感应(gnyng)(gnyng)电荷电荷. .感应感应(gnyng)(g

3、nyng)电场电场第七页，共51页。0E-E-3 3、感应、感应(gnyng)(gnyng)电荷的电场增到与电荷的电场增到与外电场相等时，导外电场相等时，导体内合场强为零。体内合场强为零。自由电荷的定向移自由电荷的定向移动停止动停止 . .第八页，共51页。 静电平衡静电平衡 发生静电感应的导体，当感应电荷发生静电感应的导体，当感应电荷(dinh)(dinh)产生的附加电场产生的附加电场EE和原电场和原电场E E在导体内叠加为零，即在导体内叠加为零，即E=EE=E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。状态叫静电平衡状态。EEEE合=

4、0第九页，共51页。3 3、处于静电平衡状态导体的特点、处于静电平衡状态导体的特点(tdin)(tdin)：（1 1）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（2 2）整个导体是一个等势体，表）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面面是一个等势面第十页，共51页。思考：导体思考：导体(dot)处于静电平衡状处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？态时，其表面场强能否如图所示？+-E第十一页，共51页。+-E 结论：导体处于静电平衡结论：导体处于静电平衡(pnghng)状态时，其外部状态时，其外部表面附近任何一点的场强方表面附近任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。向跟该点的表面垂直。第

5、十二页，共51页。处于静电平衡状态处于静电平衡状态(zhungti)(zhungti)导体的导体的特点：特点：（1 1）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（2 2）整个导体）整个导体(dot)(dot)是一个等势体是一个等势体，表，表 面是一个等势面面是一个等势面（3）导体外部(wib)电场线与导体表面垂直第十三页，共51页。法拉第圆筒法拉第圆筒实验实验初态：初态：B B带电带电(di din)(di din)，A A不带电不带电(di (di din)din)第十四页，共51页。处于静电平衡状态导体的特点：处于静电平衡状态导体的特点：（1 1）导体内部）导体内部(nib)(nib

6、)的场强处处为的场强处处为零零（2 2）整个）整个(zhngg)(zhngg)导体是一个等导体是一个等势体，表势体，表 面是一个等势面面是一个等势面（3）导体外部电场线与导体表面(biomin)垂直（4）第十五页，共51页。第十六页，共51页。1 1关于静电平衡，下列说法中正确的是关于静电平衡，下列说法中正确的是 A A当导体达到静电平衡时，导体上任意两点当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势一定相等间的电势一定相等(xingdng)(xingdng) B B当导体达到静电平衡时，其外表面附近当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向一定与导体的表面垂直的电场方向一定与导体的表面垂直

7、C C绝缘体也有静电平衡状态绝缘体也有静电平衡状态 D D达到静电平衡时，电荷分布在导体的外达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面表面ABD第十七页，共51页。 3 3具有一定厚度的空心金属球壳的球心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位置处放一正电荷，下面中的四个图画出了其空间了其空间(kngjin)(kngjin)电场的电场线情况，电场的电场线情况，符合实际情况的是符合实际情况的是( () )第十八页，共51页。QABcCBACBAEEEA.CBACBAEEEB.CBACBAEEEC.CBABCAEEED.第十九页，共51页。5 5：如图所示接地金属球：如图

8、所示接地金属球A A的半径为的半径为R R，球外点电，球外点电荷的电量为荷的电量为Q Q，到球心的距离为，到球心的距离为r r，该点电荷的电，该点电荷的电场在球心的场强等于多少？感应电荷在球心的场场在球心的场强等于多少？感应电荷在球心的场强多大？方向强多大？方向(fngxing)(fngxing)如何？如何？QRrA方向沿QO指向O,rQkE感应电荷无关点电荷Q产生的场强与:解2EE注意注意(zh y)(zh y)：E E、EE和和E E合的合的区别区别E E由外电场决定，由外电场决定，E=EE=E，E E合合=0=0oE E是点电荷是点电荷Q Q产生产生(chnshng)(chnshng)的

9、电场（即外电场），的电场（即外电场），EE是感是感应电荷产生应电荷产生(chnshng)(chnshng)的电的电场（附加场），场（附加场），E E合是两个电合是两个电场叠加后的合电场场叠加后的合电场第二十页，共51页。处于处于(chy)(chy)静电平衡状态导体的特点：静电平衡状态导体的特点：（1 1）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（2 2）整个导体）整个导体(dot)(dot)是一个等势是一个等势体，表体，表 面是一个等势面面是一个等势面（3）导体(dot)外部电场线与导体(dot)表面垂直（4）复习回顾：复习回顾： 第二十一页，共51页。6 6：带电量分别为：带电量分别为

10、+Q+Q和和-Q-Q的两个点电荷相距的两个点电荷相距(xingj)(xingj)为为r r，在两点电荷之间放入一个不，在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点O O处产处产生的场强大小为多大？方向怎样？生的场强大小为多大？方向怎样？+Q-QOEEE 2212221rQ8kEEErQ4k)2r(QkEE解:方向方向(fngxing)水水平向左平向左第二十二页，共51页。第二十三页，共51页。注意：注意：（1 1）用导线把导体接地或用手触摸导体时）用导线把导体接地或用手触

11、摸导体时，可把导体和地球，可把导体和地球(dqi)(dqi)看成一个大导体看成一个大导体（2 2）一般取无穷远处或大地的电势为零。）一般取无穷远处或大地的电势为零。第二十四页，共51页。AQabc第二十五页，共51页。AB第二十六页，共51页。第二(d r)课时第二十七页，共51页。学习学习(xux)(xux)目标：目标：1 1：了解：了解(lioji)(lioji)尖端放电现象。尖端放电现象。2 2：了解：了解(lioji)(lioji)静电屏蔽现象及其静电屏蔽现象及其技术上的应用技术上的应用第二十八页，共51页。尖端放电尖端放电(jin dun fn din)尖端放电尖端放电(jin du

12、n fn din)的原理是什么？的原理是什么？导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子电场特别强，会把空气分子(fnz)“(fnz)“撞散撞散”，使分子，使分子(fnz)(fnz)中的正负电荷分离，这种现中的正负电荷分离，这种现象叫电离。象叫电离。中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端荷异号粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷上的电荷中和

13、，这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫尖端放电。这个现象叫尖端放电。第二十九页，共51页。尖端放电尖端放电(jin dun fn din)尖端放电的原理尖端放电的原理(yunl)有何有何应用？应用？避雷针是利用尖端放电避免避雷针是利用尖端放电避免(bmin)雷击的一种设施雷击的一种设施第三十页，共51页。第三十一页，共51页。（1 1）避雷针的原理：带正（负）电的云）避雷针的原理：带正（负）电的云层靠近避雷针时，因同种电荷相互排斥，层靠近避雷针时，因同种电荷相互排斥，异种电荷相吸引，电子由大地流向避雷针异种电荷相吸引，电子由大地流向避雷针尖端（电子由避雷针尖端流向大地），避尖端（电子由避雷针

14、尖端流向大地），避雷针上端留下异种电荷，当电荷积累到一雷针上端留下异种电荷，当电荷积累到一定程度时，通过定程度时，通过(tnggu)(tnggu)尖端放电，逐尖端放电，逐渐中和云层中的电荷。渐中和云层中的电荷。（2 2）为了更好的应用尖端放电原理中和云层）为了更好的应用尖端放电原理中和云层中的电荷中的电荷(dinh)(dinh)，避雷针的上端做成几股，避雷针的上端做成几股针尖状针尖状3.3.避雷针避雷针第三十二页，共51页。第三十三页，共51页。尖端放电尖端放电(jin dun fn din)导体尖端电荷导体尖端电荷(dinh)(dinh)密度大密度大尖端尖端(jindun)(jindun)周

15、围电场强周围电场强空气中残留带电粒子剧烈运动空气中残留带电粒子剧烈运动空气电离空气电离正负电荷奔向异种电荷正负电荷奔向异种电荷尖端失去电荷尖端失去电荷尖端放电尖端放电应用应用: :避雷针避雷针第三十四页，共51页。“电风电风”实验实验(shyn)(shyn)（见导学（见导学案）案）第三十五页，共51页。-+ 思考思考:空心导体空心导体(dot)壳内的验电器箔片会张开吗壳内的验电器箔片会张开吗?静电屏蔽静电屏蔽: :静电平衡静电平衡(pnghng)(pnghng)时时, ,空心导体空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象. .不会不会 因为因为(yn

16、wi)(yn wi)导体壳内部合导体壳内部合场强为零场强为零. .静电屏蔽静电屏蔽第三十六页，共51页。因场源电荷产生的电场与导体球壳因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电为零，达到静电(jngdin)(jngdin)平衡状平衡状态，对内实现了屏蔽，其内部区域态，对内实现了屏蔽，其内部区域不受外电场影响不受外电场影响第三十七页，共51页。第三十八页，共51页。当空腔接地时，外表面的感应电荷当空腔接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失将因接地传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用，外部不再，对外起到屏蔽作用，外部

17、不再(b (b zi)zi)受腔内电场的影响受腔内电场的影响第三十九页，共51页。QQQABCB第四十页，共51页。第四十一页，共51页。超高压带电作业的工人穿戴超高压带电作业的工人穿戴(chundi)的工作服，是用包含金属的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。丝的织物制成的。第四十二页，共51页。电子仪器外套电子仪器外套(wito)金属网罩；通讯电缆外包一金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。层铅皮等。第四十三页，共51页。第四十四页，共51页。3 3避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是A A云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大

18、地地B B避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷的电荷C C云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地电荷被导入大地D D以上说法都不对以上说法都不对带电荷的云层靠近带电荷的云层靠近(kojn)(kojn)避雷针时，在避避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的静电，达到一雷针尖端感应出与云层相反的静电，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击，从而避免遭受雷击，第四十五页，共51页。AB例例2 2：如图所示，把原来不带电：如图所示，把原来不带电(di din)(di din)的的金属球壳金属球壳B B的外表面接地，将一带正电的小球的外表面接地，将一带正电的小球A A从小孔中放入球壳内，但不于从小孔中放入球壳内，但不于B B发生接触，发生接触，达到静电平衡后，则：达到静电平衡后，则：A A、B B的空腔内电场强度为零的空腔内电场强度为零B B、B B不带电不带电(di din)(