《人教版高中物理选修3-1-第一章第7节静电现象的应用(共26张PPT)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中物理选修3-1-第一章第7节静电现象的应用(共26张PPT)（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、上节回放上节回放7 7静电现象的应用静电现象的应用匀强电场中匀强电场中U U 与与E E 的关系的关系1 1U U = = EdEd 或或 E = E = U U d d 电场力做功电场力做功2 2任意电场：任意电场：WWABAB = qU = qU匀强电场：匀强电场：WWABAB = qEd = qEd静电感应现象静电感应现象导体导体1 1容易导电的物体叫导体容易导电的物体叫导体问题问题1 1 导体有什么特征？导体有什么特征？导体中存在大量自由电荷导体中存在大量自由电荷问题问题2 2 常见导体有哪些？举例说明。常见导体有哪些？举例说明。金属、石墨、人体、大地、金属、石墨、人体、大地、酸碱盐溶
2、液酸碱盐溶液问题问题3 3 不带电导体放入电场中，其中的不带电导体放入电场中，其中的 自由电荷有什么特点？自由电荷有什么特点？静电感应现象静电感应现象2 2放入电场中的导体，其放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场内部的自由电子在电场力的作用下向电场的反力的作用下向电场的反方向作定向挪动，致使方向作定向挪动，致使导体的两端分别出现等导体的两端分别出现等量的正、负电荷。这种量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。现象叫静电感应现象。 感应电荷：静电感应现象中，导体不感应电荷：静电感应现象中，导体不 同部分出现的净电荷。同部分出现的净电荷。净净练一练练一练如图所示，如图所示，Q Q 是一个绝缘金
3、是一个绝缘金属导体，把一个带正电的绝属导体，把一个带正电的绝缘金属球缘金属球 P P 移近移近 Q Q，由于静电感应，由于静电感应，A A、B B 端出现感应电荷的数值分别为端出现感应电荷的数值分别为 q qA A、q qB B，正，正确的是确的是 （ ）A. A. 用手接触一下用手接触一下 Q Q 的的 A A 端，端， 拿走拿走 P P 后后 Q Q 带正电带正电B. B. 用手接触一下用手接触一下 Q Q 的的 B B 端，端， 拿走拿走 P P 后后 Q Q 带负电带负电C. C. 导体导体Q Q上，上， q qA A q qB BD. D. 导体导体Q Q上，上， q qA A =
4、q = qB B+ +P PQ QA AB BBDBD静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场静电场中导体内电场分布静电场中导体内电场分布1 1问题问题1 1 金属导体的微观构造如何？金属导体的微观构造如何？问题问题2 2 导体处于电场中时，自由电子导体处于电场中时，自由电子 会怎样挪动会怎样挪动? ?问题问题3 3 自由电子会在什么地方积聚自由电子会在什么地方积聚? ?问题问题4 4 电子积聚会出现怎样的结果电子积聚会出现怎样的结果? ?问题问题5 5 最终出现什么现象最终出现什么现象? ?对于放入电场中的导体，考虑以下问题对于放入电场中的导体，考虑以下问题上述过程可以用三处状态图描
5、绘上述过程可以用三处状态图描绘自由电荷在电自由电荷在电场力作用下挪动场力作用下挪动感应电荷感应电荷建立电场建立电场感应电荷电感应电荷电场与原电场场与原电场叠加叠加静电平衡静电平衡2 2电场中导体内包括外表上自由电场中导体内包括外表上自由电荷不再发生定向挪动的状态叫做电荷不再发生定向挪动的状态叫做静电平衡状态静电平衡状态静电平衡导体的特性静电平衡导体的特性3 3uu 导体内部场强处处为零导体内部场强处处为零uu 导体是等势体导体是等势体, ,外表为等势面外表为等势面uu 导体外部外表附近场强方向与该点导体外部外表附近场强方向与该点uu 的外表垂直的外表垂直例例1 1 如图一个原来不带电的半径为如
6、图一个原来不带电的半径为 r r 的空心金属球放在绝缘的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为支架上，右侧放置一个电荷量为 + Q + Q 的点电荷，点电荷距金的点电荷，点电荷距金属球外表的最近间隔属球外表的最近间隔 为为 2r 2r。(1) (1) 标出金属球在静电平衡后左右两侧带电符号。标出金属球在静电平衡后左右两侧带电符号。(2) (2) 由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间激发电场。这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多激发电场。这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多少？方向如何？少？方向如何？(3) (3)
7、假设用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧假设用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线是否能将球两侧的电荷中和？为什么？，导线是否能将球两侧的电荷中和？为什么？2 2r rr r+ + Q Q2 2r rr r+ + Q Q(1) (1) 如图如图- - - - -+ + + + +(2)(2) E E感感 = = k k Q Q 9 9r r2 2方向沿球心方向沿球心 O O 与与 + +Q Q 连线，指向连线，指向+ +Q Q(3) (3) 不会出现中和现象不会出现中和现象 因为金属球是等势体，左右两侧电势因为金属球是等势体，左右两侧电势相等，电荷不会在这两间挪动。相等，电
8、荷不会在这两间挪动。例例2 2 如以下图，在真空中把一个导体向带负如以下图，在真空中把一个导体向带负电的小球渐渐靠近不接触的过程中，电的小球渐渐靠近不接触的过程中，以下说法中正确的选项是以下说法中正确的选项是 A. B A. B 端的感应电荷越来越多端的感应电荷越来越多B. B. 导体内的电场强度越来越大导体内的电场强度越来越大C. C. 导体的感应电荷在导体的感应电荷在 M M 点产生的场强恒大点产生的场强恒大 于在于在 N N 点产生的场强点产生的场强D. D. 感应电荷在感应电荷在 M M、N N 两点产生的场强相等两点产生的场强相等Q QMMN NA AB B- -ACAC导体上电荷分
9、布导体上电荷分布法拉弟圆桶实验法拉弟圆桶实验1 1uu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uu结论结论: : 导体内部没有电荷导体内部没有电荷, ,电荷分电荷分布在导体的外外表布在导体的外外表uu现象现象: :从从C C 处取电荷时，处取电荷时，验电器张大验电器张大uu结论结论: : 导体外表越锋利的位导体外表越锋利的位置电荷越密集置电荷越密集, ,凹陷的凹陷的位置几乎没有电荷位置几乎没有电荷静电平衡时，导体上电荷分布规律静电平衡时，导体上电荷分布规律2 2uu 导体内部无净电荷，电荷只分布导体内部无净电荷，电荷只分
10、布uu 在导体的外外表在导体的外外表uu 在导体外表，越锋利的位置，在导体外表，越锋利的位置，uu 电荷的密度单位面积上的电电荷的密度单位面积上的电uu 荷量越大，凹陷位置几乎没荷量越大，凹陷位置几乎没uu 有电荷。有电荷。尖端放电尖端放电3 3导体尖端电荷密度大导体尖端电荷密度大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正负电荷奔向异种电荷正负电荷奔向异种电荷尖端周围电场强尖端周围电场强尖端失去电荷尖端失去电荷尖端放电尖端放电空气电离空气电离应用应用: : 避雷针避雷针带电雷雨云接接 近近避雷针避雷针静静电电金属棒出现与金属棒出现与云层相反电荷云层相反电荷感感应应尖尖端端放放电电向
11、大气放电中向大气放电中和空气中电荷和空气中电荷现象现象: : 电晕电晕尖端放电会导致高压设备上电能损尖端放电会导致高压设备上电能损失，所以高压电器设备中导体外表失，所以高压电器设备中导体外表应该尽量做得光滑一些。应该尽量做得光滑一些。夜间高压电线周围有时会现出一层夜间高压电线周围有时会现出一层绿色光晕绿色光晕 电晕。电晕。原因：微弱的尖端放电现象原因：微弱的尖端放电现象例例3 3 一个带绝缘座的空心金属球一个带绝缘座的空心金属球 A A 带有带有4104108 8 C C的正电荷，的正电荷， 有绝缘柄的金属小球有绝缘柄的金属小球B B带有带有 2102108 8 C C的负电荷，使的负电荷，使
12、 B B 球和球和A A球的内壁接触，如图球的内壁接触，如图 所示，则所示，则 A A、B B 各带电量为各带电量为 ( )( )A. A. Q QA A=10=108 8 C; C; Q QB B=10=108 8 C C B. B. Q QA A =210=2108 8 C; C; Q QB B=0 =0 C. C. Q QA A = 0 ; = 0 ; Q QB B=210=2108 8 C C D. D. Q QA A = 410= 4108 8 C; C; Q QB B= =2102108 C8 CB B静电屏蔽静电屏蔽静电屏蔽现象静电屏蔽现象1 1静电屏蔽静电屏蔽2 2空腔导体或金
13、属网罩可以把外部电空腔导体或金属网罩可以把外部电场遮住，使其不受外电场的影响。场遮住，使其不受外电场的影响。+ +- - - -+ + + +E E = 0 = 0静电屏蔽的两种情况静电屏蔽的两种情况3 3uu 导体内腔不受外界影响导体内腔不受外界影响uu 接地导体空腔外部不受接地导体空腔外部不受 内部电荷影响内部电荷影响+ +- - - - - - - - -E E = 0 = 0E E = 0 = 0E E = 0 = 0E E = 0 = 0静电屏蔽的本质静电屏蔽的本质4 4静电屏蔽形成的本质静电屏蔽形成的本质 静电感应与静电平衡静电感应与静电平衡静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用5 5uu
14、电学仪器和电子设备外面金属罩电学仪器和电子设备外面金属罩 通讯电缆外层金属套通讯电缆外层金属套uu 电力工人高压带电作业，全身穿电力工人高压带电作业，全身穿 戴金属丝网制成的衣、帽、手套、戴金属丝网制成的衣、帽、手套、 鞋鞋例例4 4 把一个带正电的小球把一个带正电的小球 A A，放入带绝缘支架，放入带绝缘支架的不带电的空心球壳的不带电的空心球壳 B B 内，但不与内，但不与 B B 的内壁的内壁接触，如图所示。达到静电平衡后，下列说法接触，如图所示。达到静电平衡后，下列说法中正确的中正确的 （ ）A. A. 球壳球壳 B B 内空腔处场强为零内空腔处场强为零B. B. 球壳球壳 B B 外部空间的场强为零外部空间的场强为零C. C. 球壳球壳 B B 内表面上无感应电荷内表面上无感应电荷D. D. 若将球壳若将球壳 B B 接地，则球壳带负电接地，则球壳带负电+ +B BA AD D例例 5 5 如图，点电荷右侧放一平行金属如图，点电荷右侧放一平行金属板，试分析，金属板达静电平衡后，板，试分析，金属板达静电平衡后，图中图中 a a、b b、c c板内点三点场强大板内点三点场强大小关系如何？画出板中小关系如何？画出板中 d d 点的感应电点的感应电荷产生的场强方向？荷产生的场强方向？a ab bc cd d
