静电现象的应用PPT文档资料

1、学习目标：学习目标：1.1.通过对静电场中导体的自由电荷通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的运动情况的讨论，了解静电平衡的概念。概念。2.2.知道处于静电平衡的导体的特征知道处于静电平衡的导体的特征3.知道处于静电平衡状态的导体上知道处于静电平衡状态的导体上电荷的分布规律电荷的分布规律 -e置于电场中的导体，自由电荷受电场力作用，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。将发生定向移动。一、静电平衡状态下导体的电场一、静电平衡状态下导体的电场 -e在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应现象。现象。 -e感应电荷在导体

2、内部产生反方向的电场感应电荷在导体内部产生反方向的电场e，与，与原电场叠加。只要内部合场强不为零，自由电原电场叠加。只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。子就会继续做定向移动。e -e感应电荷的电场增到与外电场相等时，即感应电荷的电场增到与外电场相等时，即e=e时，内部合场强为零时，电荷不再发生时，内部合场强为零时，电荷不再发生定向移动。定向移动。e=e ee内内=0u导体内部场强处处为零导体内部场强处处为零u导体是等势体导体是等势体, ,表面为等势面表面为等势面u导体外部表面附近场强方向与导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直该点的表面垂直若不为零会出若不为零会出现何现象现何现

3、象? ?若不垂直若不垂直会出现何会出现何现象现象? ?为什么为什么会如此会如此? ?2.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：+ +-e+ + +-e地球是一个极大的导体，可以认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。这是我们可以选大一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。地做零电势体的一个原因。 对于一孤立的带电导体，内部场强为零的本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。的电场强度的矢量和为零。二、导

4、体上电荷的分布二、导体上电荷的分布研究静电平衡时导体内部的电荷研究静电平衡时导体内部的电荷u现象现象: :甲甲:a:a的箔片张角逐渐增大的箔片张角逐渐增大乙乙:a:a的箔片始终没有张开的箔片始终没有张开u结论结论: : 导体内部没有电荷导体内部没有电荷, ,电荷分布在导体电荷分布在导体的外表面的外表面导体表面越尖锐的位置电荷越密集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凹陷的位置几乎没有电荷为什么为什么? ?-法拉第圆筒实验法拉第圆筒实验初态初态：b b带电，带电，a a不带电不带电甲甲乙乙1 1、导体内没有电荷、导体内没有电荷, ,电荷只分布电荷只分布在导体的表面。在导体的

5、表面。2 2、在导体表面，越尖锐的位置，电荷的、在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大密度越大, ,导体上电荷的分布小结导体上电荷的分布小结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两点间的电势一定相等 b b当导体达到静电平衡时，其外表面附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近的电场方向一定与导体的表面垂直 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，电荷分布在导体的达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面外表面ab

6、d2.2.如图所示在真空中把一绝缘导体如图所示在真空中把一绝缘导体abab向带向带负电的小球负电的小球p p缓慢的靠近时，下列说法正确缓慢的靠近时，下列说法正确的是（的是（ ）a a、b b端的感应电荷越来越多端的感应电荷越来越多b b、导体内部场强越来越大、导体内部场强越来越大c c、导体的感应电荷在、导体的感应电荷在m m点产生的场强大于点产生的场强大于在在n n点产生的的场强点产生的的场强d d、导体的感应电荷在、导体的感应电荷在m m、n n两点产生的的场两点产生的的场强相等强相等mbanp3 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

7、四个图位置处放一正电荷，下面中的四个图画出了其空间电场的电场线情况，符画出了其空间电场的电场线情况，符合实际情况的是合实际情况的是( () )qabccbacbaeeea.cbacbaeeeb.cbacbaeeec.cbabcaeeed.静电平衡状态的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零，静电平衡状态的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零，这种说法对吗？这种说法对吗？这种说法是错误的这种说法是错误的注意：注意：（1 1）用导线把导体接地或用手触摸导）用导线把导体接地或用手触摸导体时，可把导体和地球看成一个大导体体时，可把导体和地球看成一个大导体（2 2）一般取无穷远处或大地的电势为）一般取

8、无穷远处或大地的电势为零零。6.6.长为长为l l的导体棒原来不带电，现将一电荷量的导体棒原来不带电，现将一电荷量为为+q+q的点电荷放在与棒的左端距离为的点电荷放在与棒的左端距离为r r的地的地方，如图所示。达到静电平衡后，棒上的方，如图所示。达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点感应电荷在棒内中点o o处产生的场强有多大？处产生的场强有多大？方向如何？方向如何？ rlo o+q答：答：达到静电平衡后导体内部处处场强为零达到静电平衡后导体内部处处场强为零则则 e感感e源源k(r+l/2)2e感方向与感方向与e源方向相反，即指向点电源方向相反，即指向点电荷荷+q.q7.7.带电量分别为带电量

9、分别为+q+q和和-q-q的两个点电荷相距为的两个点电荷相距为r r，在，在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点荷连线中点o o处产生的场强大小为多大？方向怎样处产生的场强大小为多大？方向怎样？+q-qoeee 2212221rq8keeerq4k)2r(qkee解:方向水平向左方向水平向左aqabcab第二课时学习目标：学习目标：1 1：了解尖端放电现象。：了解尖端放电现象。2 2：了解静电屏蔽现象及其技术上的：了解静电屏蔽现象及其技术上的应用应用尖端

10、放电尖端放电正负电荷奔向异种电荷正负电荷奔向异种电荷导体尖端电荷密度大导体尖端电荷密度大尖端周围电场强尖端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尖端失去电荷尖端失去电荷尖端放电尖端放电导体尖锐部位的电荷特别导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子别强，会把空气分子“撞撞散散”，使分子中的正负电，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离荷分离，这种现象叫电离中性的分子电离后变成带负电的中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电导体尖端的电

11、荷异号粒子，由于被吸引而奔向荷异号粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷尖端失去电荷。这个现象叫尖端放电。这个现象叫尖端放电。尖端放电的原理是什么？尖端放电的原理是什么？（1 1）避雷针的原理：避雷针的原理：带正（负）电的云层带正（负）电的云层靠近避雷针时，因同种电荷相互排斥，异靠近避雷针时，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尖种电荷相吸引，电子由大地流向避雷针尖端（电子由避雷针尖端流向大地），避雷端（电子由避雷针尖端流向大地），避雷针上端留下异种电荷，当电荷积累到一定针上端留下异种电荷，当电荷积

12、累到一定程度时，通过尖端放电，逐渐中和云层中程度时，通过尖端放电，逐渐中和云层中的电荷的电荷, ,达到避免雷击的目的。达到避免雷击的目的。（2 2）为了更好的应用尖端放电原理中和云为了更好的应用尖端放电原理中和云层中的电荷，避雷针的上端做成几股针尖状层中的电荷，避雷针的上端做成几股针尖状三三. .避雷针避雷针-+ 思考思考: :空心导体壳内的验电器箔片会张开吗空心导体壳内的验电器箔片会张开吗? ?静电屏蔽静电屏蔽: :静电平衡时静电平衡时, ,空心导体壳可保护空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象其内部区域不受外电场影响的现象. .不会不会 因为导体壳内部合场强为零因为导体壳内部合场强

13、为零. .四四. .静电屏蔽静电屏蔽 导体内部不受外部电场的影响导体内部不受外部电场的影响 现象：由于静电感应，验电器箔片张开如现象：由于静电感应，验电器箔片张开如图甲，将验电器放入导体网罩内部后验电器箔图甲，将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，如图乙，即外部电场影响不到导体片不张开，如图乙，即外部电场影响不到导体内部内部因场源电荷产生的电场与导体球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壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，场强为零，达到静电平衡状态，对内对内实现了屏蔽，其内部区域不实现了屏蔽，其内部区域不受外电场影响受外电场影响本质：是静电感应本质

14、：是静电感应 接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响接地的封闭导体壳内部电场对壳外空间没有影响 现象：现象： a如右图甲导体壳没有接地时，处如右图甲导体壳没有接地时，处于内部电场中，达到静电平衡，导体壳内外表于内部电场中，达到静电平衡，导体壳内外表面出现等量异种电荷，空间电场的电场线起于面出现等量异种电荷，空间电场的电场线起于场源正电荷，终于导体壳内表面负电荷，再起场源正电荷，终于导体壳内表面负电荷，再起于导体壳外表面正电荷，终于无穷远，壳内外于导体壳外表面正电荷，终于无穷远，壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零表面之间场强处处为零，壳外场强不为零 b.导体壳接地后，如图乙所示，导体

15、壳外的正导体壳接地后，如图乙所示，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的另一端无穷远处，空间电场起于场源正电荷终另一端无穷远处，空间电场起于场源正电荷终于导体壳内表面负电荷，导体壳内外表面之间于导体壳内表面负电荷，导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零，导体外部空间不受及导体外部场强处处为零，导体外部空间不受内部电场影响内部电场影响 本质：仍然是静电感应，导体内表面感应电本质：仍然是静电感应，导体内表面感应电荷与壳内电场在导体壳表面以外空间叠加结果荷与壳内电场在导体壳表面以外空间叠加结果为零为零当空腔接地时，外表面的感应电荷当空腔接地时，

16、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，对外对外起到屏蔽作用，起到屏蔽作用，qqqabcb超高压带电作业的工人穿戴的工作服，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。是用包含金属丝的织物制成的。电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。2 2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地云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地b b避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷荷c c云层

17、与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地被导入大地d d以上说法都不对以上说法都不对 带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与带电荷的云层靠近避雷针时，在避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，云层中的电荷，从而避免遭受雷击，ab3.3.如图所示，把原来不带电的金属球壳如图所示，把原来不带电的金属球壳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从小从小孔中放入球壳内，但不于孔中放入球壳内，但不于b b发生接触，达发

18、生接触，达到静电平衡后，则：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c c、b b的内外表面电势相等的内外表面电势相等d d、b b带负电带负电4 4如右图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金如右图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器箔验电器a a和一个带正电荷的空腔导体和一个带正电荷的空腔导体b b. .下列实验下列实验方法中能使验电器箔片张开的是方法中能使验电器箔片张开的是( () )a a用取电棒用取电棒c c( (带绝缘柄的带绝缘柄的导体棒导体棒) )先跟先跟b b的内壁接触的内壁接触一下后再跟一下后再跟a a接触接触b b

19、用取电棒用取电棒c c先跟先跟b b的外壁接触一下后再跟的外壁接触一下后再跟a a接触接触c c用绝缘导线把验电器跟取电棒用绝缘导线把验电器跟取电棒c c的导体部分相连，的导体部分相连，再把取电棒与再把取电棒与b b的内壁接触的内壁接触d d使验电器使验电器a a靠近靠近b bbcd+qv0 6. 将悬挂在细线上的带正电的小球将悬挂在细线上的带正电的小球a放在不放在不带电的金属空心球带电的金属空心球c内内(不与球接触不与球接触)，另有一，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球个悬挂在细线上的带负电的小球b向向c靠近，靠近，如右图所示，于是有如右图所示，于是有() aa向左偏离竖直方向，向左偏离竖直方向，b向右偏离竖直方向向右偏离竖直方向 ba的位置不变，的位置不变，b向右偏离竖直方向向右偏离竖直方向 ca向左偏离竖直方向，向左偏离竖直方向，b的位置不变的位置不变 da和和b的位置都不变的位置都不变 【思路点拨】小