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1、静电现象的应用,第一课时,学习目标：1.通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念。2.知道处于静电平衡的导体的特征,课堂引入,1、电场的最基本的性质是什么？,对放入其中的电荷有力的作用,2、金属导体的微观结构又有什么特点呢？,金属导体内部的外层电子与带正电的原子核间的相互作用比较弱，故容易脱离且在金属内部游离，称为自由电子，金属导体的整体就是由大量的在平衡位置附近做无规则热振动的正离子和无规则热振动的自由电子组成。,一、静电感应现象,1、静电感应现象:导体中的自由电荷由于受到外电场的作用而重新分布的现象叫静电感应现象.,思考,（1）将金属导体放入电场中,导体内的自由电子怎
2、样移动？,（4）最终会出现怎样的现象？,E,（3）电子的积聚会出现怎样的结果？,（2）自由电子会在什么地方积聚？,2.静电平衡,1、导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动.,2、 导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中中产生反方向的附加场.,感应电荷.感应电场,3、感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止 .,静电平衡 发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E和原电场E在导体内叠加为零，即E=E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。,E,E,2、静电平衡状态:导体表面和内部电荷停止定向移动的状态。,3、处于静电平衡状态导体的特点
3、：（1）导体内部的场强处处为零（2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面,思考：导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？,结论：导体处于静电平衡状态时，其外部表面附近任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。,处于静电平衡状态导体的特点：（1）导体内部的场强处处为零,（2）整个导体是一个等势体，表 面是一个等势面,（3）导体外部电场线与导体表面垂直,导体上电荷的分布,法拉第圆筒实验,初态：B带电，A不带电,处于静电平衡状态导体的特点：（1）导体内部的场强处处为零,（2）整个导体是一个等势体，表 面是一个等势面,（3）导体外部电场线与导体表面垂直,（4）,净电荷只能分布在外表面上，在导体的外
4、表面，越尖锐的位置电荷密度越大，凹陷处几乎没有电荷。,（见课本P25）,净电荷是指导体内正、负电荷中和后所剩下的多余电荷.这里说的净电荷可以是静电感应所产生的感应电荷,也可以是一个孤立的带电体所带的电荷。,1关于静电平衡，下列说法中正确的是 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,ABD,3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了其空间电场的电场线情况，符合实际情况的是(),4为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带
5、正电的小金属球放入腔中，当静电平衡时，图中A、B、C三点的场强E和电势的关系是：（ ),D,5：如图所示接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电量为Q，到球心的距离为r，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强多大？方向如何？,Q,R,r,A,注意：E、E和E合的区别E由外电场决定，E=E，E合=0,o,E是点电荷Q产生的电场（即外电场），E是感应电荷产生的电场（附加场），E合是两个电场叠加后的合电场,处于静电平衡状态导体的特点：（1）导体内部的场强处处为零,（2）整个导体是一个等势体，表 面是一个等势面,（3）导体外部电场线与导体表面垂直,（4）,净电荷只能分布在外表面上，且在
6、导体表面，越尖锐的位置，电荷密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。,复习回顾：,一：静电平衡状态:导体表面和内部电荷停止定向移动的状态。,6：带电量分别为+Q和-Q的两个点电荷相距为r，在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小为多大？方向怎样？,方向水平向左,2.如图所示，一个原来不带电的中空金属球壳，上开一个小孔，若将一个带负电的小球放入且不与球壳接触，则球壳外表面带_电，内表面带_电；若用手接触一下球壳后球壳内表面带_电，外表面_；,正,负,正,不带电,注意：（1）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
7、大导体（2）一般取无穷远处或大地的电势为零。,7. 在孤立点电荷Q的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态。若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，在圆盘A内a、b、c三点标出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示，要求严格作图)。,8.一个带绝缘座的空心金属球A带有410-8C的正电荷,有绝缘柄的金属小球B带有210-8C的负电荷,使B球和A球的内壁接触,如图所示,则A、B各带电荷量为（ ）,A.QA=10-8C, QB=10-8C B.QA=210-8C, QB=0 C.QA=0, QB=210-8C D.QA=410-8C, QB=-210-8C,B,静电现象的应用,第二课时,学习
8、目标：,1：了解尖端放电现象。2：了解静电屏蔽现象及其技术上的应用,尖端放电,尖端放电的原理是什么？,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“撞散”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。,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。这个现象叫尖端放电。,尖端放电,尖端放电的原理有何应用？,避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施,避雷针,（1）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，异种电荷相吸引，电子由大地流向避雷针尖端（电
9、子由避雷针尖端流向大地），避雷针上端留下异种电荷，当电荷积累到一定程度时，通过尖端放电，逐渐中和云层中的电荷。,（2）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,3.避雷针,尖端放电,导体尖端电荷密度大,尖端周围电场强,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,应用:避雷针,尖端放电,“电风”实验（见导学案）,思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗?,静电屏蔽:静电平衡时,空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象.,不会 因为导体壳内部合场强为零.,静电屏蔽,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
10、为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽，其内部区域不受外电场影响,对内静电屏蔽,静电屏蔽的另一种形式,金属罩接地后，地上的自由电子，沿导线向上移动，把金属罩外部的正电荷中和，结果，小球的电场被控制在金属罩的内部，外部不再受影响。,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，对外起到屏蔽作用，外部不再受腔内电场的影响,对外静电屏蔽,B,A图属于内屏蔽，C图属于外屏蔽。,注意观察：B图和C图不同。金属网罩一个接地，一个不接地。,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。,电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。,3、三条输电线的上方还有两条导线，与大地相
11、连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。,静电屏蔽的应用,3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，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击，,A,B,例2：如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不于B发生接触，达到静电平衡后，则：A、B的空腔内电场强度为零B、B不带电C、B的内外表面电势相等D、B带负电,
12、4(2010浙江理综)请用学过的电学知识判断下列说法正确的是()A电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C小鸟停在单根高压输电线上会被电死D打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险,B,6如右图所示，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.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是(),A用取电棒C(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C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C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,BCD,例4. 在水平地面上放置的光滑金属板的上表面绝缘,在其中心正上方有一带正电Q的金属小球（可视为质点，且不影响原电场）自左以初速度v0向右运动，则在运动过程中（ ）A.小球做先减速后加速运动B.小球做匀速直线运动C.小球受到电场力的冲量为零D.小球受到电场力做的功为零,B D,“船到桥头自然直”,拓变1、若此时断开C与地的连线， B、C端带什么电荷？整个导体净余什么电荷？,整个导体带负电荷,负电荷,B 端带负电荷，C 端无净电荷,B端负电荷，C端无电荷,1、如图所示，A带正电，若导体C端接地，问B、C端各带什么电荷？,拓变2、若B端接地，整个导体净余什么电荷？,
