高中物理教科课标版7 静电的应用及危害课件

1、静电现象的应用寿光市第二中学刘新宁带电作业的工人在强电压下工作观察思考这是他们的工作服鸟笼的鸟安然无恙 第一章 静电场1.1 静电现象的应用课堂目标 在外加电场的作用下，知道导体达到静电平衡过程中自由电子的移动情况，会对整个过程进行分析。 理解静电平衡的概念知道静电平衡后导体上的电荷分布情况。 知道尖端放电的概念。一、静电平衡状态下导体的电场二、导体上电荷的分布三、尖端放电内容解析四、静电屏蔽一、静电平衡状态下导体的电场 把一个不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的匀强电场中，导体内的电子受到库伦力的作用，将向着与电场相反的方向移动。这样，在导体的AB面上将出现负电荷，在CD面上将出现正电荷

2、。这就是前面研究过的静电感应现象。-E0ADCB 导体正负电荷和分开后在导体内部产生于外部电场E0方向相反的电场E1，它的电场线用虚线表示。在达到静电平衡状态前，可以通过图示表示感应电场E1的变化。ABCD-+-E0 由于E0E1,电场方向向右，导体内的自由电子继续由CD面向AB面运动。直到E1继续增大。-+E0ABCD 只要导体内部的场强不为零，自由电子就会继续做定向移动，导体内部的电荷就会继续增加，导体内的总场强会进一步减弱，直到导体内合场强为零,E0=E1 。 处于静电屏蔽状态下的导体内部场强处处为零。 当导体内部场强为零时，导体内的电荷不在发生移动。这是我们说导体达到了静电平衡状态。

3、静电平衡 处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。 处于静电平衡状态下的导体，其外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。 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。静电平衡状态导体的特点：二、导体上电荷的分布 一个导体不论原来是否带电，放入电场之后，都会由于静电感应而在导体的不同部位出现不同电荷。探究研究静电平衡时导体内部的电荷分布 如图所示，取两个验电器A和B，在B上装一个几乎封闭的空心金属筒C，使B和C带电，A不带电。D D是带有绝缘柄的金属小球。使D跟C的外部接触；这样操作若干次，观察A箔片的变化情况。 重复上述操作，不过这一次让D在C的内表面与A之间反复

4、接触，观察A的箔片变化。观察现象： D接触C的外表面时，A箔片张开；D接触C的内表面时，A箔片不张开。 静电平衡时，导体上的电荷分布有以下两个特点： （1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面。 这是因为假如导体内部有电荷，导体内部的场强就不可能为零，自由电荷就会发生移动，导体也就没有处于静电平衡状态。 （2）在导体表面。越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 这两种现象都可以用同种电荷相互排斥来解释。静电平衡下，导体上的电荷分布：归纳 三、尖端放电 导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下，发生强烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也

5、就是使分子中的正负电荷分离。这个现象叫做空气的电离。 中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，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。这个现象叫尖端放电。中性分子电离离子-加速空气分子 避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。它是一个或几个尖锐的金属棒，安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触。当带的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现于云层相反的电荷。通过尖端放电，这些

6、电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。尖锐的金属棒粗导线金属板避雷针的构造及原理：本校教学楼避雷针尖端放电的应用汽车发动机的火花塞燃气灶的点火器电火花打点计时器四、静电屏蔽 静电感应中，我们研究的是静电场中的导体。若导体是空心的呢？ 导体中的自由电子由于受到外加电场的作用，会沿与电场线相反的方向运动。 直到自由电子运动到圆环左侧，其积累的电荷量产生的电场与静电场的电场强度相等,即达到静电平衡状态。 静电屏蔽实验 一个不接地的金属网罩（或金属壳）能把外电场遮住，使内部不受外电场影响，这就是静电外屏蔽。一个接地的金属网罩能同时把内外电场遮住，使内部不受外电场影响，外部不受内电场

7、影响，这叫做静电全屏蔽。由此可以推导出静电屏蔽的概念： 把一个实心导体挖空，变成一个导体壳，在静电平衡状态下，壳内的场强处处为零。这样，导体壳就可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外部电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。 为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用科学技术工作中。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等，都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。 生活中静电屏蔽的应用： 课堂小结 将导体放在外加电场中，导体内的自由电子受到电场力的作用，会发生定向移动最终使导体的正负电荷分开，在导体内部产生一个与外加电场等大反向的电场，这两个电场叠加，使导体内部电场强度处处为零 。这种

8、现象叫做静电平衡。一、静电平衡状态下导体的电场静电平衡的概念： 处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。处于静电平衡状态下的导体，其外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。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。静电平衡状态导体的特点： 静电平衡时，导体上的电荷分布有以下两个特点：二、导体上电荷的分布 导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面。在导体表面。越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。

9、那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，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。这个现象叫尖端放电。三、尖端放电四、静电屏蔽 把一个实心导体挖空，变成一个导体壳，在静电平衡状态下，壳内的场强处处为零。这样，导体壳就可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外部电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。课堂练习 1.如图所示，A为带正电的金属球，B 为不带电的金属球壳，试讨论下列几种情况先下，B球外壳和内外表面的带电情况：A球和B球内壁不接触；A球和B球内壁不接触，用手指和球壳内壁接触一下；A球和B球壳内壁接触。+BA【答案】 B球壳内壁负电荷，外表面正电荷； 内表面负电荷，外表面正电荷减少； A球不带电，B外表面带正电荷。 2.带正电