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高中物理 静电现象的应用课件3 新人教版选修3


一、静电平衡状态下导体的电场

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E

置于电场中的导体,自由电荷受电场力作用, 将发生定向移动。

-

E

在导体两端

,积聚等量异种电荷,即静电感应 现象。

-

E’

E

感应电荷在导体内部产生电场E’,与原电场叠 加。只要内部合场强不为零,自由电子就会继 续做定向移动。

-

E’=E

E

当内部合场强为零时,即E’=E时,电荷不再 发生定向移动。

E内=0

E

静电平衡状态下导体的电场 ?静电平衡状态 若不为零 会出现何 现象? ?导体内部场强处处为零 ?导体是等势体,表面为等势面 ?导体外部表面附近场强方向与 该点的表面垂直 为什么 会如此?

若不垂直 会出现何 现象?

静电平衡的特点(小结)
1、处于静电平衡状态下的导体,内部的场强处 处为零。 2、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。

3、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。 5、对于一孤立的带电导体,内部场强为零的本 质是:导体表面所带全部电荷在内部任一处产生 的电场强度的矢量和为零。

地球是一个极大的导体,可以认 为处于静电平衡状态,所以它是 一个等势体。这是我们可以选大 地做零电势体的一个原因。

二、导体上电荷的分布
研究静电平衡时导体内部的电荷 ——法拉第圆筒 实验

?现象:?甲:A的箔片张角逐渐增大 为什么? ?乙:A的箔片始终没有张开 ?结论: ?导体内部没有电荷,电荷分布在导体 为什么? 的外表面 ?导体表面越尖锐的位置电荷越密集, 凹陷的位置几乎没有电荷

均匀球形导体

导体上电荷的分布小结
1、导体内没有电荷,电荷只分布在导 体的表面。 2、在导体表面,越尖锐的位置, 电荷的密度越大。

三、尖端放电
1.空气的电离 强电场使空气分子中正负电荷分离 的现象叫做空气的电离。 2.尖端放电 在强电场作用下,物体尖端部分发生 的一种放电现象称为尖端放电。

在强电场作用下,物体曲率大的地方(如尖锐、 细小的顶端,弯曲很厉害处)附近,等电位面密, 电场强度剧增,致使这里空气被电离而产生气体 放电现象,称为电晕放电.而尖端放电为电晕放 电的一种,专指尖端附近空气电离而产生气体放 电的现象

尖端放电 导体尖端电荷密度大 尖端周围电场强 应用: 避雷针

空气中残留带电粒子剧烈运动
空气电离

正负电荷奔向异种电荷
尖端失去电荷

尖端放电

闪电防护 ? 雷鸣电闪时在室外的人,为防雷击,应当 遵从四条原则. ? 一是人体应尽量降低自己,以免作为凸出 尖端而被闪电直接击中,所以人长得高还 是一件非常痛苦的事情. ? 二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防 止因“跨步电压”造成伤害.所谓跨步电 压是雷击点附近,两点间很大的电位差, 如若人的两脚分得很开,分别接触相距远 的两点,则两脚间便形成较大的电位差, 有强电流通过人体使人受伤害.

闪电防护
? 第三是不可到孤立大树下和无避雷装 置的高大建筑体附近,不可手持金属 体高举头顶. ? 第四是不要进水中,因水体导电好, 易遭雷击. ? 总之,应当到较低处,双脚合拢地站 立或蹲下,以减少遭遇雷的机会.

四、静电屏蔽

1.静电屏蔽 (1)空腔导体的特点 空腔导体能把外电场挡住,空腔内没 有电场,空腔内不受外电场的影响。 (2)静电屏蔽 导体壳(金属网罩)能保护它所包围 的区域,使这个区域不受外电场的影响, 这种现象叫做静电屏蔽。

电子仪器外套金属网罩;通讯电缆外包一层铅皮等。

超高压带电作业的工人穿戴的工作服,是用包 含金属丝的织物制成的。

两位英国科学 家08年在伦敦进行 一次危险的电力学 表演。其中一名科 学家将把另一位科 学家关进一个铁笼 子里,然后用数百 万伏特的电流对其 进行电击。

鉴于表演的危 险性,两名科学家 事先都买好了价值 1200万英镑的保险。

电场如 何分布?

如图所示在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小 球P缓慢的靠近时,下列说法正确的是( ) A、B端的感应电荷越来越多 B、导体内部场强越来越大 C、导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产 生的的场强 D、导体的感应电荷在M、N两点产生的的场强相等
B N A M P

? 长为L的导体棒原来不带电,现将一电荷量为+q 的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方,如图 所示。达到静电平衡后,棒上的感应电荷在棒内 中点O处产生的场强有多大?方向如何?
+q
O

答:


R

L

达到静电平衡后导体内部处处场强为零
q E感=E源=k (R+L/2)2

E感方向与E源方向相反,即指向点电 荷+q.

本节主要学了以下几个问题: 1.静电平衡状态下导体的电场 学习了静电平衡、静电平衡状态的概念,知道静电平 衡的条件是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导 体的特点 2.导体上电荷的分布 (1)导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面。 (2)在导体表面,越尖锐的位置,电荷的密度越大。 3.尖端放电 了解了尖端放电现象及其应用。 4.静电屏蔽 了解了静电屏蔽现象及其应用。

1.关于静电平衡,下列说法中正确的是 (ABD ) A.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 B.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 C.绝缘体也有静电平衡状态 D.达到静电平衡时,电荷分布在导体的外 表面

2.在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电 器A和一个带正电荷的空腔导体B,下列实 BCD 验方法中能使验电器箔片张开的是 ( ) A.用取电棒(带绝缘柄的导体棒)先跟B的 内壁接触一下后再跟A接触 B.用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A 接触 C.用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部 分相连,再把取电棒与B的内壁接触 D.使验电器A靠近B

3.在一个导体球壳内放一个电量为+Q 的点电荷,用E表示球壳外任一点的场 强,则( D ) A.当+Q在球壳中央时,E=0 B.不论+Q在球壳内何处,E一定为零 C.只有当+Q在球心且球壳接地时,E =0 D.只要球壳接地,不论+Q在球壳内何 处,E一定为零

4.一个不带电的空心金属球,在它的球心处放 一个正点荷。图中的哪一个能正确表示其电场分 布的情况 (B )

5.如图所示,一带正电的绝缘金属球壳A,顶部开 孔,有两只带正电的金属球B、C用金属导线连接, 让B球置于球壳A的空腔中与内表面接触后又提起到 如图所示的位置,C球放在A球壳外离A球较远,待静 电平衡后,正确的说法是 BC ( )

A.B、C球都带电 B.B球不带电,C球带电 C.让C球接地后,B球带负 电 D.C球接地后,A球壳空腔 中场强为零

6.有一绝缘空心金属球A,带有4×10-6C的

正电荷,一个有绝缘柄的金属小球B,带有 2×10-6C的负电荷,若把B球跟A球的内壁相 0 接触,如图所示,则B球上电量为____C, A球上电荷量为____C,分布在____。 2X10-6 外表面

7.如图所示,在真空中有两个点电荷A和B, 电荷量分别为-Q和+2Q,它们相距L。如 果在两点电荷连线的中点O有一个半径为 r(2r<L)的空心金属球,且球心位于O点, 则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小_ ___ 2 方向____。 B A 12KQ/L


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