《《导与练》高二物理人教选修3-1课件：第一章 第7节 静电现象的应用 .ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《导与练》高二物理人教选修3-1课件：第一章 第7节 静电现象的应用 .ppt（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7节静电现象的应用 学习目标 1 知道静电感应产生的原因 知道什么是静电平衡状态 2 掌握处于静电平衡状态下导体的特征 3 了解尖端放电 静电屏蔽现象及它们的应用 基础知识 核心要点 学习效果 核心素养 基础知识探究 教材探究 知识点一 静电平衡状态下导体的电场 问题导学 如图所示 不带电的金属导体放到电场中 导体内的自由电子将发生定向移动 使导体两端出现等量异号电荷 请思考下列问题 1 自由电子定向移动的原因是什么 自由电子定向移动的方向与电场方向有何关系 2 自由电子能否一直不停的定向移动 为什么 答案 1 自由电子受外加电场的静电力作用而移动 向着与电场相反的方向定向移动 2 不能 感
2、应电荷产生的电场与外加电场反向 阻碍电子的定向移动 当这两个电场大小相等时 电子的定向移动终止 知识梳理 1 静电平衡状态导体在电场中发生静电感应现象 感应电荷的电场与原电场 使导体内部电场 直至为零 导体内部自由电子不再发生的状态 2 静电平衡状态的特征 1 处于静电平衡状态的导体 内部的场强 2 处于静电平衡状态的导体 外部表面附近任何一点的场强方向必定与这点的表面 3 处于静电平衡状态的导体 整个导体是个 它的表面是个 叠加 减弱 定向移动 处处为零 垂直 等势体 等势面 3 静电平衡时 导体上的电荷分布特点 1 电的导体内部没有电荷 电荷只分布在导体的 2 在导体外表面越尖锐的位置 电
3、荷的密度 单位面积的电荷量 凹陷的位置几乎电荷 外表面 越大 没有 知识点二 尖端放电静电屏蔽 问题导学 1 避雷针是保护建筑物的一种设施 其利用了什么原理 2 处于静电平衡状态的导体 其内部场强处处为零 若导体是空心的 则空心部分的场强怎样 答案 1 尖端放电 2 空心部分场强为零 知识梳理 1 空气的电离导体尖端电荷很大 附近的电场很强 空气中残留的带电粒子在的作用下发生剧烈的运动把空气中的气体分子撞 散 也就是使分子中的正负电荷的现象 密度 强电场 分离 2 尖端放电与静电屏蔽 电离 吸引 中和 失去电荷 0 不会产生 避雷针 光滑 思考判断 1 静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零
4、 导体的电势也为零 2 静电平衡时 导体内的自由电子不再运动 3 飞机轮上装有拖地线 油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地 4 电工穿的高压作业服是用铜丝编织的 目的是铜丝衣服有屏蔽作用 使体内电场强度为零 5 避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地 核心要点突破 要点一 静电平衡的理解及应用 1 静电平衡 是自由电荷发生定向移动的结果 达到静电平衡时 自由电荷不再发生定向移动 金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的 2 静电平衡的实质 3 处于静电平衡的导体是等势体 表面是等势面 所以导体表面的电场线应与导体表面垂直 状元心得 静电感应因果关系原因现象结果 自由
5、电荷定向移动 导体两端带等量异种电荷 存在外电场及导体中有自由电荷 自由电荷不再定向移动 E感 E外 导体内部某处感应电荷产生的场强E 与周围原电场电场强度E大小相等 方向相反 两者相互抵消 导体内部某处合场强E合为零 但导体表面的电场强度不为零 虽然整个导体是一个等势体 导体表面是等势面 但电势不一定为零 例1 2018 河北正定中学高二周测 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 求球壳上的感应电荷在O点处的电场强度 思路探究 1 导体内O点处的合场强为多大 这个值是哪几个
6、电场叠加的结果 2 点电荷电场强度的公式是怎样的 答案 1 O点处的合场强为零这个值是A B分别在O点产生的场强及球壳上的感应电荷在O点处的场强叠加的结果 2 点电荷电场强度E k 方法总结 解决静电平衡问题思路 1 充分利用静电平衡的特点 2 分析清楚静电平衡导体的三个电场强度 外电荷的电场强度E0 感应电荷的电场强度E 与合电场强度E合各自的特点 它们满足E合 E0 E 0 B 要点二 静电屏蔽的理解及应用 状元心得 导体内空腔不受外界电荷影响 如图 把带电体靠近验电器 箔片会张开 但如果把验电器置于金属网罩内 则箔片不再张开 接地导体空腔外部不受内部电荷影响 如图 点电荷 q处在封闭的导
7、体球壳内部 导体球壳外部有电场线 但如果把导体球壳接地 则外部无电场线 适合做屏蔽的材料只能是导体 不能是绝缘体 例2 2018 兰州一中高二检测 将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内 不和球壁接触 另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近 如图所示 下列说法正确的有 A A往左偏离竖直方向 B往右偏离竖直方向B A的位置不变 B往右偏离竖直方向C A往左偏离竖直方向 B的位置不变D A和B的位置都不变 思路探究 1 金属空心球C内部是否有电场 A电荷是否受静电力的作用 2 金属空心球C外部是否有电场 B电荷是否受静电力的作用 答案 1 金属空心球C起静电屏蔽作用 内部
8、无电场 A电荷不受静电力的作用 2 金属空心球C外部有电场 B电荷受到静电力的作用 解析 带正电的小球A放在不带电的空心球C内 通过静电感应 空心球外壳带正电 内壁带负电 因此 金属空心球C和带电小球B带异种电荷 所以B受C球的吸引往右偏离竖直方向 而由于空心球C能屏蔽小球B所产生的外部电场 因此A球不受B球电场的影响 而保持竖直位置不变 选项B正确 答案 B 方法总结 静电屏蔽问题的分析方法静电屏蔽的本质是静电感应 从现象上看为导体处于静电平衡态 因此 分析此类问题的依据是静电平衡的特点 另外再结合电场强度 电势以及电场线的概念和特点 针对训练2 2018 江西省上高县第二中学高二月考 如图
9、所示 把原来不带电的金属壳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 但不与B发生接触 达到静电平衡状态后 则 A B的空腔内电场强度为零B B不带电C B的外表面带正电D B的内表面带负电 D 解析 因为金属壳的外表面接地 所以外表面无感应电荷 只有内表面有感应电荷分布 且由于A带正电 则B的内表面带负电 故选项D对 B C错 B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场 由电场叠加知 电场线的方向由A指向B 所以空腔内电场强度不为零 故选项A错 学习效果检测 1 2018 武汉外国语学校高二测试 多选 图中P是一个带电体 N是一个不带电的金属空腔 在哪些情
10、况下 放在绝缘板上的小纸屑 图中S 不会被吸引 解析 金属空腔不接地可屏蔽外部电场 接地可屏蔽内部电场 AD 2 如图所示 A为空心金属球 B为靠近A的另一个原来不带电的枕形金属壳 将另一个带正电的小球C从A球开口处放入A球中央 但不触及A球 则B出现的情况是 A 靠近A的一端带正电 远离A的另一端带负电B 靠近A的一端带负电 远离A的另一端带正电C 靠近A的一端带负电 远离A的另一端不带电D 靠近A的一端带正电 远离A的另一端不带电 解析 小球C的电场在A球的内外表面分别感应出负 正电荷 A C球相当于一个带正电的球 根据 近异远同 的特点 靠近A的一端带负电 远离A的另一端带正电 故选项B
11、正确 B 解析 为了使电视机能接收电磁波信号 但又不接收高频热合机产生的电磁波 应将高频热合机产生的电磁波信号屏蔽 而接地金属笼子具有屏蔽内电场的作用 故选项D正确 3 2018 广东执信中学高二周测 某农村小塑料加工厂的高频热合机 焊缝机 产生的电磁波频率和电视信号频率接近 由于该村尚未通有线电视信号 空中的信号常常受到干扰 在电视荧屏上出现网状条纹 影响正常收看 为了使电视机不受干扰 可采取的办法是 A 将电视机用一个金属笼子罩起来B 将电视机用一个金属笼子罩起来 并将金属笼接地C 将高频热合机用一个金属笼子罩起来D 将高频热合机用一个金属笼子罩起来 并将金属笼接地 D 4 在一个导体球壳
12、内放一个电荷量为 Q的点电荷 用Ep表示球壳外任一点的场强 则 A 当 Q在球壳中央时 Ep 0B 不论 Q在球壳内何处 Ep一定为零C 只有当 Q在球心且球壳接地时 Ep 0D 只要球壳接地 不论 Q在球壳内何处 Ep一定为零 解析 导体球壳不接地时 不论 Q在球壳内何处 点电荷会在球壳外表面感应出正电荷 球壳外存在由导体球壳外表面指向无穷远的电场 故选项A B错 球壳接地时 它与大地组成一个新导体 球壳外任一点都在新导体内部 故不论 Q在球壳内何处 Ep一定为零 故选项C错 D对 D 核心素养提升 教师备用 方法拓展 静电感应现象中电荷移动方向的判断1 静电感应现象中电荷移动的方向取决于所
13、在区域的电场方向 电荷在静电力的作用下定向移动 直至达到静电平衡 某区域净电荷不为零 该区域的电荷不一定发生定向移动 某区域净电荷为零 该区域的电荷不一定不发生定向移动 2 产生静电感应现象时 若两个或几个物体通过导线相连 应将这几个物体看作一个整体进行分析 这几个物体作为一个整体遵循静电平衡时场强 电势及电荷分布的特点 学长经验分享 以例示法 2018 宁夏六盘山高级中学高二周测 多选 如图所示 把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中 导体处于静电平衡时 下列说法正确的是 A A B两点电场强度相等 且都为零B A B两点的电场强度不相等C 感应电荷产生的附加电场强度大小是 E
14、A EB D 当开关S闭合时 电子从大地沿导线向导体移动 AD 解析 枕形导体处于静电平衡状态 其内部的A B两点场强都为零 故选项A正确 B错误 由于A离正电荷较近 正电荷在A点产生的电场强度较大 故感应电荷在A点产生的附加电场强度也较大 故选项C错误 开关S闭合时 电子从大地沿导线向导体定向移动 以中和枕形导体上的正电荷 最后使它显示负电性 故选项D正确 科学 技术 社会 环境 法拉第笼法拉第笼是以电磁学的奠基人 英国物理学家迈克尔 法拉第的姓氏命名的一种用于演示等电位 静电屏蔽和高压带电作业原理的设备 演示时 先请几位观众进入笼体后关闭笼门 操作员接通电源 用放电杆进行放电演示 这时即使
15、笼内人员将手贴大笼壁上 使放电杆向手指放电 笼内人员不仅不会触电 而且还可以体验电子风的清凉感觉 外壳接地的法拉第笼可以有效地隔绝笼体内外的电场和电磁波干扰 这叫做 静电屏蔽 许多仪器设备采用接地的金属外壳可有效地避免壳体内外电场的干扰 解析 由于金属鸟笼的静电屏蔽作用 使得鸟笼内部场强为零 电荷分布在笼的外表面 处于静电平衡状态的鸟笼是一个等势体 其上各点电势都相等 尽管电势很高 但是不会有电流流过小鸟的身体 所以小鸟可以安然无恙 C正确 示例 两同学在做电学实验 感应起电器集电端的小球靠近内有小鸟的金属鸟笼 转动起电器 小球与鸟笼间产生电火花 使鸟笼带电 但笼中的小鸟安然无恙 对此现象正确的解释是 A 小鸟不怕电击B 金属鸟笼的感应起电作用C 金属鸟笼起静电屏蔽作用D 金属鸟笼的静电感应现象 C
