高中物理 第一章 第7節(jié)《 靜電現(xiàn)象的應用》課件 新人教版選修3-1

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歡迎進入物理課堂 名師課堂 一點通 第一章靜電場 新知預習 巧設計 要點一 要點二 第7節(jié)靜電現(xiàn)象的應用 創(chuàng)新演練 大沖關 隨堂檢測歸納小結 課下作業(yè)綜合提升 1 了解靜電平衡的概念 掌握靜電平衡的特征 2 了解靜電平衡時帶電導體上電荷的分布特點 3 了解尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象 讀教材 填要點 1 靜電平衡狀態(tài)下導體的電場 1 靜電感應現(xiàn)象 放在電場中的導體其內(nèi)部自由電荷在作用下定向移動 而使導體兩端出現(xiàn)電荷的現(xiàn)象 電場力 等量異號 2 靜電平衡狀態(tài) 導體中 包括表面 不再發(fā)生定向移動 我們就認為導體達到了靜電平衡狀態(tài) 3 靜電平衡狀態(tài)下導體的特點 處于靜電平衡狀態(tài)的導體 內(nèi)部的處處為零 自由電子 場強 處于靜電平衡狀態(tài)的整個導體是一個 它的表面是一個等勢面 表面處的場強不為零 表面處的場強方向跟導體表面 等勢體 垂直 4 導體上電荷的分布 處于靜電平衡狀態(tài)的導體 內(nèi)部沒有電荷 電荷只分布在 在導體表面 越尖銳的位置 電荷的密度 單位面積的電荷量 凹陷的位置電荷 外表面上 越大 幾乎無 關鍵一點 人與大地都是導體 在人觸摸導體的過程中 帶電體 人 大地組成一個新導體 地球往往是新導體的遠端 2 尖端放電 靜電屏蔽 1 尖端放電 尖端放電 空氣被電離后所帶電荷與導體尖端的電荷符號相反的粒子 由于被而奔向尖端 與尖端上的電荷 相當于導體從尖端的現(xiàn)象 吸引 中和 失去電荷 應用和防止應用 是利用尖端放電避免雷擊的一種設施 防止 高壓設備中導體的會減少電能的損失 避雷針 表面盡量光滑 2 靜電屏蔽 定義 當金屬外殼達到靜電平衡時 內(nèi)部電場 因而金屬的會對其內(nèi)部起作用 使它內(nèi)部不受影響的現(xiàn)象 應用 電子儀器和電子設備外面都有 通信電纜外面包有一層 高壓線路的檢修人員要穿等 都是利用靜電屏蔽現(xiàn)象消除外電場的影響 沒有 外殼 屏蔽 外部電場 金屬殼 金屬網(wǎng) 屏蔽服 關鍵一點 絕緣球殼中沒有自由電荷 當放入外電場時 不會發(fā)生靜電感應現(xiàn)象 殼內(nèi)場強也不會為零 即不能起到屏蔽外電場的作用 試身手 夯基礎 1 如圖1 7 1所示 在真空中把一絕緣導體向帶負電的小球P緩慢地靠近 不接觸 且未發(fā)生放電現(xiàn)象 時 下列說法中正確的是 A B端的感應電荷越來越多B 導體內(nèi)場強越來越大 圖1 7 1 C 導體的感應電荷在M點產(chǎn)生的場強大于在N點產(chǎn)生的場強D 導體的感應電荷在M N兩點產(chǎn)生的場強相等 帶負電小球P在M點產(chǎn)生的場強大于在N點產(chǎn)生的場強 而導體內(nèi)部的合場強處處為零 那么導體上的感應電荷在M點產(chǎn)生的附加電場的場強就大于在N點產(chǎn)生的附加電場的場強 故選項C正確 選項D錯誤 答案 AC 2 關于避雷針 以下說法正確的是 A 避雷針避雷是中和云層的異種電荷B 避雷針避雷是將云層中積聚的電荷導入大地C 為了美觀 通常把避雷針頂端設計成球形D 避雷針安裝在高大建筑物頂部 而不必接地 解析 避雷針避雷是將云層中積聚的電荷導入大地 必須接到大地 故A D項錯 B項正確 導體尖端的電荷密度大 附近的電場很強 把避雷針頂端設計成球形不利于把云層中的離子吸引到尖端 故C項錯誤 答案 B 3 在點電荷 Q的電場中 一金屬圓盤處于靜電平衡狀態(tài) 若圓平面與點電荷在同一平面內(nèi) 則盤上感應電荷在盤中A點所激發(fā)的附加場強E 的方向在圖1 7 2中正確的是 圖1 7 2 解析 在盤中A點激發(fā)的附加場強E 應與 Q在A點產(chǎn)生的場強等大反向 故A正確 答案 A 1 概念如圖1 7 3所示 金屬導體中自由電子受到導體周圍電場的電場力作用后向左移動 在右側出現(xiàn)正電荷 導體兩側正 負電荷在導體內(nèi)部產(chǎn)生與原電場反向的電場 因與原來的電場反向 疊加的 圖1 7 3 結果是使原電場強度逐漸減弱 直至導體內(nèi)部各點的合電場強度等于零為止 此時F E內(nèi)q 0 導體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動 處于一個平衡狀態(tài) 我們就說導體達到了靜電平衡狀態(tài) 2 條件內(nèi)部電場處處為零 即E內(nèi) 0 由于靜電感應 在導體兩側出現(xiàn)等量異種感應電荷 感應電荷在導體內(nèi)部形成與電場E0反向的電場E 在導體內(nèi)任一點E E0 使得合電場強度E內(nèi) 0 名師點睛 一個孤立的帶電體 在自身所帶電荷的電場中 處于靜電平衡狀態(tài) 具有靜電平衡的所有特點 1 如圖1 7 4所示 長為L的金屬桿原來不帶電 在距其左端r處放一個電荷量為q的點電荷 問 圖1 7 4 1 金屬桿中點處的場強為多少 2 金屬桿上的感應電荷在桿中點P處產(chǎn)生的場強 思路點撥 內(nèi)部場強處處為零 因為是兩個電場的疊加 感應電荷的電荷量不是已知 故不能直接求出感應電荷在某點的場強 故由靜電平衡條件求解 1 導體內(nèi)部不受外部電場的影響的情況 圖1 7 5 1 現(xiàn)象 由于靜電感應 驗電器箔片張開 如圖1 7 5甲 將驗電器放入導體網(wǎng)罩內(nèi)部后驗電器箔片不張開 如圖乙 即外部電場影響不到導體內(nèi)部 2 本質(zhì) 是靜電感應 導體外表面感應電荷與外電場在導體內(nèi)部任一點的場強的疊加結果為零 2 接地導體殼內(nèi)部電場對殼外空間無影響情況 圖1 7 6 1 現(xiàn)象 如圖1 7 6甲導體殼沒有接地時 處于內(nèi)部電場中 達到靜電平衡 導體殼內(nèi)外表面出現(xiàn)等量異種電荷 殼內(nèi)外表面之間場強處處為零 殼外場強不為零 導體殼接地后 如圖1 7 6乙所示 導體殼外的正電荷被大地負電荷中和 正電荷出現(xiàn)在地球的另一端無窮遠處 導體殼內(nèi)外表面之間及導體外部場強處處為零 導體外部空間不受內(nèi)部電場影響 2 本質(zhì) 仍然是靜電感應 使導體內(nèi)表面感應電荷與殼內(nèi)電荷在導體殼表面以外空間疊加結果為零 名師點睛 處于靜電平衡的導體 內(nèi)部場強為零 但電勢不一定為零 2 將懸掛在細線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi) 不和球壁接觸 另有一個懸掛在細線上的帶負電的小球B向C靠近 如圖1 7 7所示 下列說法正確的有 圖1 7 7 A A往左偏離豎直方向 B往右偏離豎直方向B A的位置不變 B往右偏離豎直方向C A往左偏離豎直方向 B的位置不變D A和B的位置都不變 審題指導 求解此題應注意以下三點 1 金屬球殼 網(wǎng) 可使內(nèi)部電荷不受外部電場影響 2 不接地金屬球殼 網(wǎng) 內(nèi)的電荷對外部電荷有影響 3 接地金屬球殼 網(wǎng) 內(nèi)的電荷對外部電荷無影響 解析 球C對外界電場有靜電屏蔽作用 使處于C內(nèi)部的A球不受外界電場影響 所以A不偏移 但A在C的外表面感應出正電荷 也就是C不能屏蔽內(nèi)部電荷向外激發(fā)電場 所以B將向右偏 答案 B 空腔可以屏蔽外界電場 接地的空腔可以屏蔽內(nèi)部的電場 其本質(zhì)都是因為激發(fā)電場與感應電場疊加的結果 分析中應特別注意分清是哪一部分電場 還是合電場作用的結果 1 對應要點一 處于靜電平衡中的導體 內(nèi)部場強處處為零的原因是 A 導體內(nèi)部無任何電場B 外電場不能進入導體內(nèi)部C 所有感應電荷在導體內(nèi)部產(chǎn)生的合場強為零D 外電場和所有感應電荷的電場在導體內(nèi)部疊加的結果為零 解析 導體內(nèi)部場強處處為零是由于感應電荷的電場與外電場疊加的結果 故D正確 答案 D 2 對應要點二 具有一定厚度的空心球殼的球心位置放置一正電荷 圖1 7 8中畫出了其空間電場的電場線分布情況 符合實際情況的是 圖1 7 8 解析 接地導體的內(nèi)部電場不影響導體外部 導體外部的感應電荷都被排斥入地 在只有施感電荷和內(nèi)壁的感應異種電荷的情況下 兩部分電荷在導體外部任一點場強的疊加結果為零 A正確 處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部 即導體球殼內(nèi)部實體部分 場強處處為零 由于靜電感應使球殼內(nèi)表面帶上了負電荷 外表面帶上了正電荷 所以其空間電場的電場線分布情況應與D圖相符合 D正確 答案 AD 3 對應要點二 如圖1 7 9所示 絕緣金屬球殼的空腔內(nèi)有一帶電小球 現(xiàn)在球殼左側放一帶電小球A 下列說法正確的是 A A球?qū)η驓?nèi)的電場不影響B(tài) 由于靜電屏蔽 球殼內(nèi)沒有電場C 球殼內(nèi)外表面均沒有電荷D 由于球殼接地 空腔內(nèi)的電場對外部也沒有影響 圖1 7 9 解析 由于金屬球殼接地 對內(nèi)外電場都有屏蔽作用 故A D對 球殼外表面沒有電荷 因為空腔內(nèi)有帶電體 所以空腔內(nèi)有電場 內(nèi)表面有感應電荷 故B C錯 答案 AD 1 靜電平衡的特點 導體內(nèi)部場強處處為零 導體是個等勢體 表面是等勢面 導體表面上任何一點的電場線方向跟該點的表面垂直 導體內(nèi)部無凈電荷 凈電荷分布在導體表面 越尖的地方電荷越密 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全