高二物理人教选修31课件1.7静电现象的应用3

1、7静电现象的应用,填一填,练一练,一、静电平衡状态下导体的电场(见课本第24页) 1.静电感应现象 把导体放入电场,导体内部的自由电荷在静电力作用下定向移动,而使导体两端出现等量异种电荷的现象。 2.静电平衡状态的特征 (1)处于静电平衡状态的导体,内部的电场强度处处为零。 (2)处于静电平衡状态的导体,外部表面附近任何一点的电场强度方向必跟该点的表面垂直。 (3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体。,填一填,练一练,二、导体上电荷的分布(见课本第25页) 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。 (2)在导体表面,越尖锐的位置电荷的密度

2、(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。,填一填,练一练,填一填,练一练,避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是() A.云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地 B.避雷针的尖端向云层放电,中和了云层中的电荷 C.云层与避雷针发生摩擦,避雷针上产生的电荷被导入大地 D.以上说法都不对 解析:带电荷的云层靠近避雷针时,在避雷针尖端感应出与云层电性相反的静电,达到一定程度就向空中放电,中和云层中的电荷,从而避免遭受雷击,故选项B正确。 答案:B,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究一静电平衡及电荷分布特点 如图是各种导体静电平衡时的电场线分布图,观察图片,至少说出两条电场线或等

3、势线分布的大致特点。,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,1.静电平衡实质 (1)在达到静电平衡的过程中,外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷,感应电荷的电场和外电场方向相反,使合电场强度减小,随着感应电荷的继续增加,合电场强度逐渐减小,直至合电场强度为零,自由电荷的定向移动停止。 (2)静电平衡时,导体内存在两个电场,即外电场E0和感应电荷在导体内部产生的附加电场E,在导体内部各位置,附加电场E与外电场E0方向相反、大小相等,导体内各位置的合电场强度为零,自由电荷所受合力为零。 (3)当外电场、导体在电场中的位置或导

4、体的形状发生变化时,还要继续发生静电感应现象,直到再次达到平衡,因此静电平衡也是一个动态平衡。,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,2.静电平衡状态下导体上电荷的分布特点 (1)内、外表面分布不同,电荷都分布在外表面,导体内部没有净电荷。 (2)在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度越大,凹陷的位置几乎没有电荷。,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,(3)“远近端”电荷的电性相反,电荷量相等。 如图甲所示,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”。 如图乙所示,当把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时,就可把它们看作

5、是一个大导体,有些问题中所提到的“用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体。,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题1】 在点电荷-Q的电场中,一金属圆盘处于静电平衡状态,若圆盘与点电荷在同一平面内,则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加电场强度E的方向在图中正确的是(),探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:由于金属圆盘处于静电平衡状态,金属圆盘内各点合电场强度为零,所以感应电荷的电场强度与点电荷的电场强度等大反向。又因为点电荷的电场沿A点与点电荷的连线指向点电荷,所以感应电荷产生的电场方向沿A点与点电荷的连线向外,选项A正确。 答案:A,探究一,探

6、究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,变式训练长为l的导体棒原来不带电,现将一电荷量为+q的点电荷放在距左端R处,如图所示,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电场强度大小等于,方向。,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,探究二静电屏蔽的理解及应用 下图是两种静电屏蔽袋,观察图,思考: 静电屏蔽后,内部电场强度、电势都为零吗?,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,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

7、,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 (1)导体外部的电场影响不到导体内部 静电屏蔽的本质是静电感应,导体外面的电场不影响导体内部,是因为外电场与导体表面的感应电荷在导体内部任一点的电场强度叠加后合电场强度为零。,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,如图,把验电器靠近带电体,箔片会张开,但如果把验电器置于金属网罩内,再靠近带电体,箔片不再张开,说明网罩内不受外电场的影响。,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,(2)接地导体的内部电场影响不到导体外部 接地导体的内部电场不影响导体外部,是因为导体外部的感应电荷都被排斥入地,在只有施感电荷和内壁感应

8、出的异种电荷的情况下,两部分电荷在导体外部任何一点的电场强度叠加后电场强度为零。 如图,如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷+q。由于静电感应,导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷,其电场线分布如图甲所示;当把导体球壳接地后,+q在壳内的电场对外部空间就没有影响了,此时的电场线分布如图乙所示。,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,【例题2】 (多选)如图所示,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

9、.若M不接地,且M原来带电,N上一定有感应电荷 点拨:M接地,起到屏蔽作用,只有M内有电场,N上没有感应电荷;若M不带电,也不接地,在M内外都有发散电场。,探究一,探究二,问题导引,名师精讲,典例剖析,解析:(1)若M接地,分析N上带电情况 金属球Q带电M内表面带相反电性电荷,M外表面不带电N上无感应电荷 (2)若M不接地 M原来不带电,分析N上带电情况 金属球Q带电M内表面带相反电性电荷,M外表面带与内表面相反电性的电荷N上有感应电荷 M原来带电,分析N上带电情况 答案:AC,1 2 3,1.处于静电平衡中的导体,内部电场强度处处为零的原因是 () A.外电场不能进入导体内部 B.所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零 C.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 D.以上解释都不正确 解析:静电平衡时,导体内部合电场强度处处为零,即外电场与感应电荷的电场叠加为零,选项C正确。 答案:C,1 2 3,2.一个带电的金属球,当它带的电荷量增加后(稳定),其内部的电场强度() A.一定增强B.不变 C.一定减弱D.可能增强也可能减弱 解析:处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零,故选项B正确。 答案:B,1 2 3,3. (选做题)有一绝缘空心金属球A,带有4