静电现象的应用
知识点一：静电平衡的特点
(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． (2)静电平衡状态导体的特征
①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零．
（即：外电场E 与导体两端的感应电荷产生的附加电场E ′的合场强为零，E ′＝－E .） ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体，表面是等势面
④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上． 题型一：对静电平衡的理解
练习1．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是(D ) A ．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B ．导体内部和外表面处的电场均为零
C ．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零
D ．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 题型二： 感应电荷产生的场强的计算
求解此类问题时应当明确以下两点：
(1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，其实质是合场强为零．
(2)比较感应电荷产生的附加电场的大小、方向时，应以产生外加电场的电荷为研究对象． 练习2:长为l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图1－7－
3所示．当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场 强度大小等于________，方向 ________. 【答案】
kq R ＋
L
2
2
向
左
练习3:.图中接地金属球A 的半径为R ，球外点电荷的电荷量为Q ，到球心的距离为r 。静电平衡后感应电荷在球心处产生的电场强度大小为( D )
A ．k －k
B ．k ＋
C ．0
D ．k
题型三：感应电场电场线的确定
练习4．如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q 的点电荷放在盒左边附
近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子 内部产生的电场分布情况正确的是( ) 【答案】 C
题型四：静电平衡的导体的电势分布
静电平衡后，导体是等势体，导体表面是等势面，
导体表面附近的电场线与表面垂直
练习5．如图1－7－4所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后( )
A．a端的电势比b端的高 B．b端的电势比d点的低
C．a端的电势不一定比d点的低 D．杆内c处场强的方向由c指向b
【答案】B
图1－7－4
练习6、如图3所示为一空腔球形导体(不带电)，现在将一个带正电的小金属球A放入空腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势φ的关系是( D )
A．Ea>Eb>Ec，φa>φb>φc
B．Ea＝Eb>Ec，φa＝φb>φc
C．Ea＝Eb＝Ec，φa＝φb>φc
D．Ea>Ec>Eb，φa>φb>φc
练习7.如图所示，在两个固定电荷+q和-q之间放入两个原来不带电的导体，1、2、3、4为导体上的四个点，在达到静电平衡后，各点的电势分别是φ1、φ2、φ3、φ4,则…（ B ）
A.φ4＞φ3,φ2＞φ1
B.φ4=φ3＞φ2=φ1
C.φ4＜φ3＜φ2＜φ1
D.φ4=φ3＜φ2=φ1
练习8．(多选)如图1－7－13所示，在水平放置的光滑金属板中心正上方有一带正电的点电荷Q，令一表面绝缘、带正电的金属小球(可视为质点，且不影响原电场)自左以初速度v0在金属板上向右运动，在运动过程中( )
A．小球先做减速运动后做加速运动
B．小球做匀速直线运动
C．小球做变加速直线运动图1－7－13
D．小球受到的静电力对小球做功为零
【解析】金属板上表面电场方向与表面垂直．
【答案】BD
知识点二：静电平衡状态电荷分布规律
（1）静电平衡后，导体是等势体，导体表面是等势面，
导体表面附近的电场线与表面垂直
（2）带电体在导体（或导体壳、导体网罩）外：
感应电荷只分布在导体表面--近异远同，
导体内部场强处处为0
用导线连接的物体看成一个整体，
导体接地时，导体远端是地球，远端电荷入地
带电体在导体壳（或网罩）内：
在导体壳内表面出现等量异种电荷，
外表面出现等量同种电荷，
（导体壳本身无电场，内部和外部空间均有电场）
导体接地：外表面电荷被中和，
（导体内部有电场；导体本身和外部无电场）
(3) 净电荷在导体表面分布不均匀，导体表面尖锐处电荷分布密
集，平滑处电荷分布稀疏，凹陷处几乎没有电荷．
知识点二静电平衡状态电荷分布规律
（1）静电平衡后，导体是等势体，导体表面是等势面，导体表面附近的电场线与表面垂直（2）带电体在导体（或导体壳、导体网罩）外：感应电荷分布在导体表面--近异远同，
导体内部场强处处为0
用导线连接的物体看成一个整体，
导体接地时，导体远端是地球，远端电荷入地带电体在导体壳（或网罩）内：
在导体壳：内表面出现等量异种电荷，
外表面出现等量同种电荷，
（导体壳本身无电场，内部和外部空间均有电场）
导体接地：外表面电荷被中和，
（导体内部有电场；导体本身和外部无电场）
(3)净电荷在导体表面分布不均匀，导体表面尖锐处电荷分布密集，平滑处电荷分布稀疏，凹陷处几乎没有电荷．
题型一：静电平衡状态的导体电荷和电场的分布
练习9.在具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷，图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 ( D )
练习10．把一个带负电的球放在一块接地的金属板附近，对于球和金属板之间形成电场的电场线，在图中描绘正确的是 ( )
【答案】B
练习11.(多选)如图1－7－7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两点场强相等，且都为零
B．A、B两点的场强不相等
C．感应电荷产生的附加场强大小是|E A|<|E B|
D．当电键K闭合时，电子从大地沿导线向导体移动
【答案】AD
练习12．(多选)如图1－7－9所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中
图1－7－9
等于零的是( )
A．导体腔内任意点的场强
B．导体腔内任意点的电势
C．导体外表面的电荷量
D．导体空腔内表面的电荷量
【答案】ABD
题型二：用导线连接的物体考虑整体
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．
练习14. 一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10－8 C的正电荷，上端开有适当小孔；有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图1－7－10所示，则A、B 带电量分别为( B )
A．Q A＝10－8 C，Q B＝10－8 C B．Q A＝2×10－8 C，Q B＝0
C．Q A＝0，Q B＝2×10－8 C D．Q A＝4×10－8 C，Q B＝－2×10－8 C
练习15．如图1－7－10所示，绝缘开口空心金属球壳A已带电，今把验电器甲的小金属球与A 的内部用导线连接，用带绝缘柄的金属小球B与A内壁接触后再与验电器乙的小球接触，甲、乙验电器离球壳A足够远．那么甲验电器的箔片________，乙验电器的箔片________．(填“张开”或“不张开”)
图1－7－10
【答案】张开不张开
知识点三静电屏蔽
静电屏蔽的两种情况
导体外部电场不影响导体内部
接地导体内部的电场不影响导体外部
导体壳外表面无电荷：外部无电场；
内表面无电荷：内部无电场
练习16.如图1－7－8所示，空心导体上方有一靠近的带有正电的带电体．当一个重力不计的正电荷以速度v水平飞入空心导体内时，电荷将做( )
A．向上偏转的类平抛运动
B．向下偏转的类平抛运动
C．匀速直线运动
D．变速直线运动
图1－7－8
【答案】C
练习17.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1－7－5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
【答案】B
练习18．(多选)图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在哪些情况下，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引
( )
【答案】AD
练习19．如图1－7－6所示，两个相同的空心金属球M和N，M带电荷量－Q，N不带电(M、N相距很远，互不影响)，旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时( )
A．P、R上均出现感应电荷
B．P、R上均没有感应电荷
C．P上有感应电荷而R上没有感应电荷
D．P上没有感应电荷而R上有感应电荷
图1－7－6
【答案】D
练习20．(多选)如图所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是( )
【答案】ABD
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7 静电现象的应用 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点.2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因. 科学探究：1.观察演示实验并对实验现象分析，体会运用所学知识进行分析推理的方法.2.查阅并搜集资料，了解静电屏蔽在技术和生活中的应用. 科学思维：会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的场强. 一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布 1.静电平衡状态：导体中(包括表面上)没有电荷定向移动的状态. 2.静电平衡状态的特征： (1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为0. (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跟该点的表面垂直. (3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面. 3.导体上电荷的分布： (1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面. (2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷. 二、尖端放电和静电屏蔽 1.空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，使分子中的正负电荷分离的现象. 2.尖端放电：与导体尖端异号的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象. 尖端放电的应用与防止： (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施. (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失. 3.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响的作用叫做静电屏蔽. 静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连.
高中物理人教版选修3-1第一章第7节静电现象的应用同步练习 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共20题；共46分) 1. （2分） (2017高二上·汕头期中) 两个大小材质完全相同的金属小球a、b，带电荷量分别为+3q和﹣q，两小球接触后分开，小球带电量为（） A . a为+3q，b为﹣q B . a为﹣q，b为+3q C . a为+2q，b为﹣2q D . a为+q，b为+q 2. （2分）阴极射线管电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为（） A . 灰尘的自然堆积 B . 玻璃有较强的吸附灰尘的能力 C . 电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘 D . 电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘 3. （3分） (2017高二上·宣化期中) 下列说法不正确的是（） A . 避雷针利用针尖放电原理来避雷电 B . 油罐车下拖一条铁链是利用静电 C . 摩擦起电和感应起电的实质是一样的，都是使电子发生转移 D . 静电除尘的基本原理是空气分子被强电场电离，粉尘吸附了电子而带负电，在电场力的作用下飞向筒壁，最后在重力的作用下落在筒底 4. （2分） (2017高二上·广州期中) 化纤衣服很容易沾上灰尘，这是因为它（） A . 容易积累静电荷
B . 具有一定的粘性 C . 具有大量的微孔 D . 质地柔软 5. （2分）请用学过的物理知识判断，下列说法正确的是（） A . 四种基本相互作用是指：重力、弹力、电场力、磁场力 B . 地面上的物体具有的重力势能是和地球共有的 C . 高压带电作业时，电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 D . 通电导线在磁场中受安培力越大，该处磁感应强度越大 6. （2分）(2017·南通模拟) 如图所示，运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上，这样做的目的是（） A . 发出声音，引起路人注意 B . 减缓车速，保证行车安全 C . 把静电引入大地，避免因放电引起爆炸 D . 与地面发生摩擦，在运输车上积累电荷 7. （2分） (2017高二下·玉田期末) 如图，一个枕形导体AB原来不带电．将它放在一个负点电荷的电场中，点电荷的电量为Q，与AB中心O点的距离为R．由于静电感应，在导体A、B两端分别出现感应电荷．当达到静电平衡时（） A . 导体A端电势高于B端电势
静电现象的应用 知识点一：静电平衡的特点 (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． (2)静电平衡状态导体的特征 ①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零． （即：外电场E 与导体两端的感应电荷产生的附加电场E ′的合场强为零，E ′＝－E .） ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体，表面是等势面 ④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上． 题型一：对静电平衡的理解 练习1．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是(D ) A ．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B ．导体内部和外表面处的电场均为零 C ．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D ．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 题型二： 感应电荷产生的场强的计算 求解此类问题时应当明确以下两点： (1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，其实质是合场强为零． (2)比较感应电荷产生的附加电场的大小、方向时，应以产生外加电场的电荷为研究对象． 练习2:长为l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图1－7－ 3所示．当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场 强度大小等于________，方向 ________. 【答案】 kq R ＋ L 2 2 向 左 练习3:.图中接地金属球A 的半径为R ，球外点电荷的电荷量为Q ，到球心的距离为r 。静电平衡后感应电荷在球心处产生的电场强度大小为( D ) A ．k －k B ．k ＋ C ．0 D ．k 题型三：感应电场电场线的确定 练习4．如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q 的点电荷放在盒左边附 近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子 内部产生的电场分布情况正确的是( ) 【答案】 C 题型四：静电平衡的导体的电势分布
静电现象的应用 教材分析 本节教材是电场知识的应用。静电平衡状态及静电平衡下的导体的特点及导体上电荷的分布情况是本节的重点。教学中要重视两方面的处理：一是重视推理的过程，教学中务必使学生清楚地知道推理过程，这样才能做到不仅知道结论，而且知道这个结论是怎样得来的，以加深理解；二是重视实验和动画演示，使学生在理论和实际的结合中理解知识。 对静电屏蔽的讲解，同样需要使学生在理论和实际的结合中理解知识。在使学生理解把导体挖空这个推理过程的同时要做好实验，让学生清楚地看到静电屏蔽现象。 学情分析 学生已经学习了电场的基本知识，了解了电场的力的性质和能的性质，具备了学习本节内容的知识基础。同时学生在日常生活中也了解一些关于静电现象应用的实例。但由于本节内容较抽象，学生的感性认识较少，一些结论也较难理解，学生对静电现象的认识往往只停留在表面，会给本节内容的学习带来一定的影响。 设计思路 《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律。克服思维定势的负迁移和主观臆断的不良倾向，培养学生认真严谨的科学探究品质。 本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦。培养学生学习物理的兴趣。这也是新课改的重要内容。 本节教学设计的过程为：首先学生活动，对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点。最后通过例题巩固加深理解。 三维目标
知识与技能 1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态； 2．理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零； 3．知道尖端放电、静电屏蔽及其应用。 过程与方法 1．培养学生的观察能力，逻辑推理的能力，分析问题的能力； 2．掌握分析和综合等思维方法。 情感态度与价值观 1．使学生在理解知识、获取知识的同时体会到了理论联系实际的意义； 2．渗透具体问题具体分析的方法。 教学重点 静电平衡导体的场强和静电荷分布的特点。 教学难点 电场中导体的特点。 教学方法 推理归纳法、问题解决法、实验法。 教具准备 验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干。视频资料，多媒体设备。 教学过程 ［新课导入］ 问题：什么是静电感应现象？ 将不带电的导体靠近带电体时，导体上就带电了，靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应现象。 问题：静电感应现象的实质是什么？ 静电感应现象的实质是在电场力的作用下电荷的重新分布。 问题：在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？
第7节静电现象的应用 1．了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡状态的导体的特性。 2．了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。 3．了解尖端放电和静电屏蔽现象。 一、静电平衡状态下导体的电场 1．静电感应现象：把导体放入电场，导体内的□01自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现□02等量异号电荷的现象。 2．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 电场叠加，使导体内部各点的合电场□03等于零，导体内的自由电子不再□04发生定向移动的状态。 3．静电平衡状态下导体的特征 (1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强□05处处为零。 (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跟该点的表面□06垂直。 (3)处于静电平衡状态的整个导体是个□07等势体，导体的表面是个□08等势面。 二、静电平衡导体上电荷的分布 1．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的□01外表面。 2．在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的□02密度越大，凹陷的位置□03几乎没有电荷。 三、尖端放电和静电屏蔽 尖端放电静电屏蔽 原理 导体尖端的强电场使附近的空气 □01电离，电离后的带□02异种电荷 的离子与尖端的电荷□03中和，相当 当金属壳达到静电平衡时，壳内电 场处处为□040，因而金属外壳会对 其□05内部起保护作用，使它不受
于导体从尖端失去电荷 □06外部电场的影响 续表 尖端放电静电屏蔽 应用或防止应用：□07避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施 防止：高压设备中导体的表面尽量□08 光滑，以减少电能 的损失 应用：电学仪器外面有金属壳，以使壳 外电场对壳内仪器不会产生影响；野外 高压线上方还有两条导线与大地相连， 形成一个稀疏的金属“网”，把高压线 屏蔽起来，免遭雷击 家用电视机、收音机外壳的制作材料为何一般是塑料，而不用金属？ 提示：若用金属制作家用电视机、收音机外壳，用电器的金属外壳就形成静电屏蔽，电磁信号就难以被电视机、收音机这类电磁波接收器接收，电视机、收音机就不能正常工作。 (1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零。() (2)静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零。() (3)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场为0，所以处于静电平衡的导体内部电场处处为0。() (4)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。() (5)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。() 提示：(1)√(2)×(3)√(4)×(5)× 课堂任务静电平衡状态下导体的电场 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。
第七节静电现象的应用 【知识要点】 要点一处理静电平衡的“观点” 1．远近观 “远近观”是指处于静电平衡状态的导体，离场电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分可认为无感应电荷产生．2．整体观 “整体观”是指把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体，再用“远近观”判断它们的带电情况． 要点二静电平衡两种情况的实现方法和其本质是什么？ 1．两种情况 (1)导体内空腔不受外界影响，如图1－7－2甲所示． (2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示． 图1－7－2 2．实现过程 (1)如图甲，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为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽． (2)如图乙，当空腔外部接地时，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． 3．本质：静电感应与静电平衡. 【例题分析】 一、静电平衡下的导体 【例1】如图所示， 图1－7－一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，它在空 间P点产生的电场强度的大小为E A.在A球球心与P点连线上 有一带负电的点电荷B，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为E B.当A、B同时存在时，根据场强叠加原理，P点的场强大小应为()
A．E B B．E A＋E B C．|E A－E B| D．以上说法都不对 答案 D 解析当带电导体球周围无其他导体或带电体存在时，导体球上的电荷将均匀分布在导体球表面．根据题意，均匀分布在导体球上的电荷在P点产生的场强为E A，当把点电荷放在B点后，虽然导体球所带的总电荷量未变，但因静电感应，导体球上的电荷将重新分布，直到达到静电平衡．这时，导体球上的电荷在P点产生的场强E A′不等于E A.由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在P点产生的场强与周围是否存在其他电荷无关，所以仍为E B，当点电荷与导体球A 同时存在时，P点的场强应由E A′与E B叠加而成，而不是由E A与E B叠加，这样就能立即断定A、B、C三个选项都是不对的． 二、静电平衡 【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属 图1－7－4 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1－7－4所示，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 答案 B 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，使小球A不受外电场的作用，所以A的位置不变． 【对点练习】 1.下列措施中，属于防止静电危害的是()
以实验演示为主线，以问题教学引导学生探究 ──《静电现象的应用》教学设计 浙江湖州练市中学高银忠 ◆设计思想 静电感应是电学内容的一个难点，在静电感应过程中，电荷如何移动，达到静电平衡状态时，正、负电荷如何分布，这些都是学生难以掌握的。对于静电场中的导体达到静电平衡状态时，导体内部场强处处为零，带电导体上的净电荷只分布在导体的外表面上，学生往往把它们当作结论硬性记下来，如何用它来分析问题、解决问题则不知所措。通过采取常规演示实验和计算机模拟教学相结合，教师指导教学与学生训练、练习等多种教学方式共存的有效办法，可以实现课堂教学创新，提高课堂教学效率和教学效果。 ◆教材分析 《静电现象的应用》是人教版高中物理选修3-1第一章《静电场》第7节的内容，根据《学科教学指导意见》和《课程标准》的要求，将此节的授课课时安排为一个课时。 本节的主要概念是静电平衡，掌握静电平衡的概念，理解静电平衡的特征是本节的重点，应用静电平衡知识，认识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象是本节的难点。做好演示实验是这堂课的关键。 金属导体放在电场中，达到静电平衡状态是一个非常快的过程，但是对这一过程的分析却十分重要。一定要带领学生共同参与讨论这一过程，使他们明白自由电荷不再定向移动的条件。这样做不仅突出重点，也为突破难点打下基础。 带电导体的电荷分布的两个特点对于学生来说是十分深奥的问题，必须通过实验才能加深认识。静电屏蔽现象以及静电屏蔽的应用都必须做好演示实验。 ◆学情分析 本节教学中，学生在静电场中的导体达到静电平衡状态、静电屏蔽的概念、电荷在导体表面的分布等现象的学习中，往往把它们当作结论硬性记下来，而不会用来分析问题、解决问题，这种死记硬背的方式不可取。其实通过前面内容的学习，学生已具备从理论角度分析本节课中出现的现象的能力，只要教师做好演示实验，并对学生阶梯式的引导，然后结合相应的现象分析，学生肯定能接受。 ◆三维教学目标设计 1．知识与技能教学目标 （1）知道导体的特征。 （2）理解导体的静电感应过程。
高二物理1.7静电现象的应用导学案 班级学号姓名 [学习任务] 1、理解静电感应现象,知道静电平衡条件； 2、理解静电屏蔽 重点难点 重点：静电现象的应用 难点：静电感应现象的解释 [课前预习] 一、静电平衡状态下的电场： 1、静电平衡条件： 2、导体达到静电平衡特点： ① ② ③ 二、尖端放电 1、解释： 2、应用： 三、静电屏蔽 [合作探究] 例：如图1—7一18所示，点电荷A和B带电荷量分别为 8 3.010- ?C和8 2.410- -?C,彼此相距6 cm。若在两点电荷连线 中点O处放一个半径为1 cm 的金属球壳，求球壳上感应电荷在 该中点处产生的电场强度。 [自我检测] 1．专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链，对它的作用下列说法正确的是( ) A．让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷 B．让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意 C．由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁链导人大地，从而避免了火花放电 D．由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导人大地，从而避免了火花放电 2．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人大地 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人大地 D ．以上解释都不正确 3．如图1—7—14所示，带电体+Q 靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷。在静电平衡后，下列物理量中等于零的是( ) A ．导体腔内任意点的场强 B ．导体腔内任意点的电势 C ．导体外表面的电荷量 D ．导体空腔内表面的电荷量 4．在点电荷一Q 的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中A 点所激发的附加场强E 的方向在下图中正确的是 ( ) 5．如图1—7一15所示，一个原来不带电的中空金属球， 其上开一个小孔，若将一个带负电的小球放入且不与金属球接触，则金属球外表面带 电，内表面带 电；若用手接触一下金属球后移走带电小球，则金属球的外表面带 电；若带电小球与金属球的内壁接触，当把带电小球移走后，金属球外表面带 电荷。 6．如图1—7—16所示，在真空中把一绝缘导体AB 向带负电的小球P 缓慢地靠近(不接触，且未发生放电现象)时，下列说法中正确的是 ( ) A ． B 端的感应电荷越来越多 B ．导体内部场强越来越大 C ．导体的感应电荷在M 点产生的场强大于在N 点产生的场强 D ．导体的感应电荷在M 、N 两点产生的场强相等 7．如图1—7—17所示，水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q ，一表面绝缘的带正电小球(可视为质点且不影响Q 的电场)，从左端以初速度0v 滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端，在该运动过程中( ) A ．小球做匀速直线运动 B ．小球先做减速运动，后做加速运动 C ．小球的电势能保持不变 D ．静电力对小球所做的功为零 [学后反思]
2019-2020年高中物理第1章第7节静电现象的应用课后强化演练（含解析） 新人教版选修3-1 一、选择题 1．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强( ) A．一定增强B．一定减弱 C．可能增强也可能减弱D．不变 解析：无论金属球带多少电荷，处于静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，故D项正确． 答案：D 2.如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于0的是( ) A．导体腔内任意点的电场强度B．导体腔内任意点的电势 C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量 解析：静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，且内表面不带电，故选项A、D正确；由于导体接地，故整个导体的电势为0，选项B正确；导体外表面受带电体Q的影响，靠近Q的一端带负电荷，故所带电荷量不为零，故选项C不正确． 答案：ABD 3．关于避雷针，以下说法正确的是( ) A．避雷针避雷是中和云层的异种电荷 B．避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地 C．为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形 D．避雷针安装在高大建筑物顶部，而不必接地 解析：避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地，必须接到大地，故AD项错，B项正确；导体尖端的电荷密度大，附近的电场很强，把避雷针顶端设计成球形不利于把云层中的离子吸引到尖端，故C项错误． 答案：B 4．(xx·闵行区一模)下列哪个措施是为了防止静电产生的危害( ) A．在高大的烟囱中安装静电除尘器B．静电复印 C．在高大的建筑物顶端装上避雷针D．静电喷漆 解析：静电除尘器、静电复印和静电喷漆都利用了静电现象，在高大的建筑物顶端装上避雷针可以把雷电引入地下，保护建筑物的安全，防止静电产生的危害，C选项正确． 答案：C 5．如图(甲)所示，ab为原来不带电的细导体棒，q为一带正电的点电荷，当达到静电平衡后，导体棒上的感应电荷在棒内O点处产生的场强大小为E1，O点的电势为U1.现用一导线把导体棒的b端接地，其
1.7静电现象的应用 【重点难点】 1．静电场中静电平衡状态下导体的特性，即其电荷分布、电场分布等是重点。 2．运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因是难点。 教学过程 静电感应——静电平衡——静电平衡的特点——导体上电荷分布特点——尖端电荷汇聚——尖端放电——避雷针——静电屏蔽——静电屏蔽的应用 一、静电感应 1、演示实验静电感应现象 静电感应现象：在电场中的导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷，这种现象叫静电感应现象．当外电场撤掉，导体两端电荷又中和，可见静电感应现象中导体上净电荷仍然为零． 将不带电的导体置于电场中时，导体那自由电荷受力，发生定向移动，从而重新分布．重新分布的电荷在导体内产生一个与原电场反向的电场，阻碍电荷定向移动，该电场与外电场叠加，使导体内部的电场减弱，只要内部场强不为零，导体两面的正负电荷便继续增加，导体的内部电场就会继续削弱，直至导体内部的合场强都等于零的时候为止，这时导体内自由电子不再发生定向移动． 导体中（包括表面）没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡状态． 总结：①静电平衡状态：导体上处处无电荷定向移动的状态． ②特征：导体内部处处场强为零．在这个特征基础上进行推论，可得静电场中导体的特点． 2、强调：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零．而且处于静电平衡状态的导
体，电荷只能分布在导体外表面上．这是为什么呢？为了验证这一点，可采用反证法，若导体内部有净电荷，电荷周围有电场，那么导体内部电场强度将不为零，电荷将发生定向移动． 二、静电现象的应用 1、尖端放电 原因：因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运动。在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离，从而产生大量新的离子，这就使空气边得易于导电。与尖端上电荷同号的离子受到排斥而飞向远方，蜡烛的火焰偏移就是受到这种离子形成的“电风”吹动的结果。 在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电位面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象 2）、闪电防护 雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则． 一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中 二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害． 三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶． 四是不要进水中，因水体导电好，易遭雷击． 总之，应当到较低处，双脚合拢地站立或蹲下，以减少遭遇雷的机会． 【知识总结】 一、静电平衡状态下导体的电场 1．静电平衡状态 处于电场中的导体内外电场相互叠加，使导体内部电场减弱，直至为零，导体内部自由电子不再发生定向移动的状态． 2．处于静电平衡状态下导体的特点 (1)处于静电平衡状态下的导体，内部场强处处为零．
教师辅导讲义 年级：高二辅导物理课时数： 课题静电现象的应用 教学目的 1、知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态； 2、理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零； 3、知道静电屏蔽及其应用。 教学内容 1．静电平衡状态 (1)概念：导体内的自由电子不发生定向移动时，导体就达到了静电平衡状态． (2)静电平衡状态导体的特征 ①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零． ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体． ④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上． 2．尖端放电 (1)达到静电平衡时，导体表面越尖的地方，电荷分布的密集度越大． (2)尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，使周围中性空气分子电离成正负离子，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引到尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这种现象叫做尖端放电． (3)应用与防止 应用举例：避雷针；防止举例：高压输电设备的表面尽量做得光滑，避免放电． 3．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是() A．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B．导体内部和外表面处的电场均为零 C．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 答案 D 4．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强() A．一定增加 B．一定减弱 C．可能增加也可能减弱 D. 不变 答案 D 【概念规律练】 知识点一感应电荷产生的场强的计算 1. 如图1所示，长为l的导体棒水平放置，原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距离棒左端R处，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的场强等于多少？方向如何？ 图1
第7节静电现象的应用 1．静电平衡状态 (1)概念：导体内的自由电子不发生时，导体就达到了静电平衡状态． (2)静电平衡状态导体的特征 ①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处． ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面 . ③静电平衡状态下的导体是个 . ④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体． 2．尖端放电 (1)达到静电平衡时，导体表面越尖的地方，电荷分布的密集度越 . (2)尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的很强，使周围中性空气分子电离成，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被到尖端，与尖端上的电荷，这相当于导体从尖端电荷，这种现象叫做尖端放电． (3)应用与防止 应用举例：；防止举例：高压输电设备的表面尽量做得，避免放电．3．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是( ) A．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B．导体内部和外表面处的电场均为零 C．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 4．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强( ) A．一定增加 B．一定减弱 C．可能增加也可能减弱 D. 不变 【概念规律练】 知识点一感应电荷产生的场强的计算 1. 如图1所示，长为l的导体棒水平放置，原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距离棒左端R处，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的场强等于多少？方向如何？ 2. 如图所示，点电荷A和B带电荷量分别为 3.0×10－8 C和－2.4×10－8 C，彼此相距6 cm.若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm 的金属球壳，求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度． 知识点二静电平衡状态电势特点与电荷分布规律 3. 如图所示，水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带正
静电现象及其应用 一、单选题（本大题共5小题，共30.0分） 1.为了减少污染，工业废气需用静电除尘器除尘，某除尘 装置如图所示，其收尘极为金属圆筒，电晕极位于圆筒 中心。当两极接上高压电源时，电晕极附近会形成很强 的电场使空气电离，废气中的尘埃吸附离子后在电场力 的作用下向收尘极运动并沉积，以达到除尘目的。假设 尘埃向收尘极运动过程中所带电量不变，下列判断正确 的是() A. 金属圆筒内存在匀强电场 B. 金属圆筒内越靠近收尘极电势越低 C. 带电尘埃向收尘极运动过程中电势能越来越大 D. 带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小 D （济南一中）解：A、根据图象信息可知除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场，电场线方向由收尘极指向电晕极，故A错误； B、逆电场线方向，电势变高，故越靠近收尘极，电势越高，故B错误； C、尘埃带负电后受电场力作用向收尘极运动，电场力做正功，电势能越来越小，故C 错误； D、离电晕极越远，场强越小，尘埃带电量不变，电场力越小，故D正确， 故选：D。 尖端电荷密度大，附近的场强强，空气越容易电离，画出金属筒和金属丝之间的电场线分布图，比较场强的大小，带负电的细颗粒物根据受力判断运动情况。 此题考查静电的应用?静电除尘，解答本题关键是要知道金属圆筒和金属丝之间的电场分布，电场强度越大的地方气体越容易电离。 2.如图所示，绝缘空心金属球壳不带电，现在中间放一带电量为Q的正点电荷，a、b、 c分别是球壳内、球壳中、球壳外的点，下列分析正确的是() A. b点的场强为零 B. a、b、c三点中，b点的电势最低 C. Q在b点产生的场强为零 D. 球壳内壁不带电，感应电荷全部分布在外表面上 A （济南一中）解：A、静电平衡后，金属球壳中的场强处处为零，则b点的场强为零。故A正确。 B、球壳内部电场线从Q出发到球壳内壁终止，球壳外部电场线从外表面出发到无穷远处终止，根据顺着电场线方向电势逐渐降低，且整个金属球壳是一个等势体，可知，a，b，c三点中，a点的电势最高，c点的电势最低，故B错误。 C、b点的合场强为零，但Q在b点产生的场强不为零，故C错误。 D、由于静电感应，金属球壳内壁感应出负电荷，外表面感应出正电荷，故D错误。 第 1 页
课题7 静电现象的应用 学习目标： 1．知道静电感应现象以及、静电平衡状态以及静电平衡的条件。 2．知道处于静电平衡的导体的特点。 3．知道尖端放电现象以及静电屏蔽现象及其应用。 活动方案： 活动一：回顾前面学过的静电感应现象，研究静电平衡状态下导体的电场。阅读课本相关内容，回答以下问题： 1．静电感应现象： 2．导体置于电场中时，自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，自由电荷会一直运动吗？ 3．静电平衡状态：导体中（包括表面）不再发生定向移动的状态叫做。4．处于静电平衡状态下导体的特点： ⑴处于静电平衡状态的导体，其内部场强； ⑵处于静电平衡状态的整个导体是个，它的表面是个。 ⑶电场线导体表面（因为电场线垂直于等势面）。 5．完成课本28页的第1题。 活动二：通过实验演示，归纳导体内部与外表面上电荷的分布规律： 静电平衡时，导体上电荷分布的特点： ⑴导体内部电荷，电荷只分布在导体的。 ⑵在导体的表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的），凹陷 的位置几乎电荷。 活动三：利用生活中的事例，了解尖端放电和静电屏蔽的用途与危害： 阅读课本“尖端放电”“静电屏蔽”部分，完成下列内容。 1．空气的电离：空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈运动，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。 2．尖端放电：那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷，这相对于导体从尖端电荷，这个现象叫做尖端放电。 3．静电屏蔽：把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，由于壳内场强保持为，外电场对壳内的仪器也不会产生，金属壳的这种作用叫做静电屏蔽。 4．超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服，为什么要用包含金属丝的织物制成？ 课堂反馈： 1．金属导体在电场中处于静电平衡时，其内部的自由电子将( ) A．都被原子束缚B．都集中在导体两端 C．都停止运动D．都停止定向移动 2．一个带电金属球，当它带的电量增加后(稳定)，其内部场强( ) A．一定增强B．一定减弱 C．可能增强也可能减弱D．不变
学案9静电现象的应用 [目标定位] 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件.2.掌握静电平衡状态下的导体特点.3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用． 一、静电平衡状态下导体的电场 [问题设计]如图1所示，把一个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，从而使导体两端出现等量异种电荷．请思考下列问题： 图1 (1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？ (2)自由电子能否一直定向移动？为什么？ 答案(1)自由电子受外加电场的电场力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动．(2)不能．感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． [要点提炼] 1．静电平衡：金属导体放到电场中，导体内的自由电子在静电力作用下，将向着与电场相反的方向定向移动．在导体的两个面上将出现正负电荷的现象． 2．导体两面出现的正负电荷在导体内部产生的电场E′与E0的方向相反，当这两个电场叠加使导体内部各点的合电场等于0时，导体内的自由电子不再发生定向移动，导体达到了静电平衡状态． (1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为0. (2)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面． 二、导体上电荷的分布 [问题设计] 1．当导体处于静电平衡时，电荷在导体上如何分布？内部是否还有电荷？ 答案电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有电荷．
2．形状不规则的带电体，表面上各处的电荷分布是否均匀？附近场强是否相等？ 答案在导体外表面，电荷分布不均匀，电场强度也不相等． [要点提炼] 静电平衡时，导体上的电荷分布有以下两个特点： (1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面． (2)在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷． 三、尖端放电和静电屏蔽 [问题设计] 1．避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？ 答案导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场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、负电荷分离．这个现象叫做空气的电离．中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子．这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子．那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，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． 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？静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？ 答案空心部分场强为零．静电屏蔽是利用“处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零”，即使内部有自由电子，受到的电场力也为0，自由电子不发生定向移动． [要点提炼] 1．尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，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．这个现象叫做尖端放电． 2．静电屏蔽：当静电平衡时，金属壳或金属网的空腔内电场强度为0，外电场对壳(网)内的仪器不会(填“会”或“不会”)产生影响，金属壳(网)的这种作用叫做静电屏蔽． 一、对静电平衡的理解 例1一金属球，原来不带电．现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图2所示．金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为E a、E b、E c，三者相比() 图2
第九讲静电现象及其应用 学习目标 (1)知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态； (2)理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零； (3)知道静电屏蔽及其应用。 知识串讲 1、静电感应： E中，由于导体内的自由电子受电场力作用定向移动，使得导把金属导体放在外电场 外 体两端出现等量的异种电荷，这种由于导体内的自由电子在外电场作用下重新分布的现象叫做静电感应。（在靠近带电体端感应出异种电荷，在远离带电体端感应出同种电荷）．由带电粒子在电场中受力去分析。 静电感应可从两个角度来理解： ①根据同种电荷相排斥，异种电荷相吸引来解释； ②也可以从电势的角度来解释，导体中的电子总是沿电势高的方向移动． 2、静电平衡状态： 发生静电感应后的导体，两端面出现等量感应电荷，感应电荷产生一个附加电场E附，这个E附与原电场方向相反，当E附增到与原电场等大时，（即E附与E外），合场强为零，自由电子定向移动停止，这时的导体处于静电平平衡状态。 注意：这没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规则的运动。 3、处于静电平衡状态的导体的特征： （1）内部场强处处为零，电场线在导体内部中断。导体内部的电场强度是外加电场和感应电荷产生电场这两种电场叠加的结果． （2）整个导体是等势体，表面是个等势面；导体表面上任意两点间电势差为零。 （因为假若导体中某两点电势不相等，这两点则有电势差，那么电荷就会定向运动）（3）表面上任何一点的场强方向都跟该点表面垂直；（因为假若内部场强不为零，则内部电荷会做定向运动，那么就不是静电平衡状态了） （4）净电荷分布在导体的外表面，内部没有净电荷．曲率半径小的地方，面电荷密度大，电场强，这是避雷针的原理。 4、静电屏蔽： 处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零，导体壳(或金属网罩)能把外电场“遮住”，使导体内部区域不受外部电场的影响，这种现象就是静电屏蔽。 静电屏蔽不是金属网把外电场挡在了罩外面，而是外电场的金属网上感应电荷的电场在罩内合场强为零。
高中物理学案：静电现象的应用 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道什么是静电平衡状态,能说出静电平衡状态下的导体特点.2.知道导体上电荷的分布特征,了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因. 科学探究：1.观察演示实验并对实验现象分析,体会运用所学知识进行分析推理的方法.2.查阅并搜集资料,了解静电屏蔽在技术和生活中的应用. 科学思维：会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的场强. 一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布 1.静电平衡状态：导体中(包括表面上)没有电荷定向移动的状态. 2.静电平衡状态的特征： (1)处于静电平衡状态的导体,内部的电场处处为0. (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跟该点的表面垂直. (3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,导体的表面为等势面. 3.导体上电荷的分布： (1)导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的表面. (2)在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷. 二、尖端放电和静电屏蔽 1.空气的电离：导体尖端电荷密度很大,附近的电场很强,强电场作用下的带电粒子剧烈运动,使分子中的正负电荷分离的现象. 2.尖端放电：与导体尖端异号的粒子,由于被吸引,而与尖端上电荷中和,相当于导体从尖端失去电荷的现象. 尖端放电的应用与防止： (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施. (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失. 3.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为0,外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响的作用叫做静电屏蔽.
静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连. 判断下列说法的正误. (1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零.(√) (2)静电平衡时,导体内的自由电子处于静止状态.(×) (3)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.(×) (4)用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器,则验电器箔片能张开.(×) (5)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,使体内场强为零.(√) 一、静电平衡状态下的导体 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？定向移动的方向如何？ (2)自由电子能否一直定向移动？为什么？ 答案(1)自由电子受外加电场的电场力作用而移动,向着与电场相反的方向定向移动. (2)不能.感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. 1.处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合场强为0,即E0＝－E′.
课时作业7 静电现象的应用 图7－1 1．如图7－1所示，不带电的导体B 在靠近带正电的导体A 后，P 端及Q 端分别感应出负电荷和正电荷，则以下说法正确的是( ) A ．若用导线将Q 端接地，然后断开，再取走A ，则导体 B 将带负电 B ．若用导线将Q 端接地，然后断开，再取走A ，则导体B 将带正电 C ．若用导线将Q 端接地，然后断开，再取走A ，则导体B 将不带电 D ．若用导线将P 端接地，然后断开，再取走A ，则导体B 将带正电 解析：用导线将Q 接地后，导体B 与地球构成一个大导体，其距A 较近的为P 端，仍带感应负电荷；其距A 较远处，不再是Q 端，而是地球，将感应出正电荷；而Q 端成为大导体的中间部分将不会有感应电荷。所以，导体B 将带负电荷。 答案：A 2．在下列措施中，哪些能将产生的静电导走( ) A ．飞机轮子上搭地线 B ．印染车间保持湿度 C ．复印图片 D ．电工钳柄装有绝缘套 解析：飞机在飞行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量静电荷，降落时会对地面人员带来危害及火灾隐患，因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电，采取的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎；在印染工作车间也同样容易产生静电，静电给车间带来火灾隐患，为防止火灾发生，其中安全措施之一就是保持车间湿度，从而通过湿润的空气及时导走静电；在复印图片环节中，刚好需要应用静电，在电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保障电工的安全。 答案：A 、B 3．图7－2中接地金属球A 的半径为R ，球外点电荷的电荷量为Q ，到球心的距离为r 。该点电荷的电场在球心处产生的感应电场的场强大小等于( ) 图7－2 A ．k Q r 2－k Q R 2 B ．k Q r 2＋k Q R 2 C ．0 D ．k Q r 2 解析：由内部合场强为零可知，感应电荷产生的场强与Q 在该点产生的场强等大反向，故 E ＝kQ r 2。 答案：D 4．如图7－3所示，带电体Q 靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷。在静电平衡后，下列物理量中等于零的是( )