第一章7 静电现象的应用 课件

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

解析导体处于静电平衡状态时，其内部无净电荷，即其正、负电荷总量相等，电荷量为零.其表面处有净电荷，以至于该处电场不为零．

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

答案kq/(R＋l2)2方向水平向左

解析导体棒在点电荷＋q的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任一点都有两个电场，即外电场——＋q在该点形成的电场E，感应电场——棒上感应电荷在该点形成的电场E′，达到静电平衡时E＝E′.题中所求的即为E′，于是我们转化

7．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；

精品K12教育教学资料

精品K12教育教学资料 7 静电现象的应用

知识点一 静电感应和静电平衡

1.(多选)关于静电感应和静电平衡,以下说法正确的是( )

A.静电感应是由于导体内的自由电子受静电力作用的结果

B.导体内的自由电子都不运动称为静电平衡

C.处于静电平衡状态时,导体所占空间各处场强均为零

D.处于静电平衡状态时,导体内部将没有多余的“净”电荷

2.在医疗手术中,为防止麻醉剂乙醚爆炸,地砖要用导电材料制成,医生和护士要穿由导电材料制成的鞋子和外套,一切设备要良好接地,甚至病人身体也要良好接地,这样做是为了 ( )

A.除菌消毒 B.消除静电

C.利用静电 D.防止漏电

3.[2017·广东实验中学中段考试]如图L1-7-1所示,原本不带电的金属球A的半径为R,球外放一个带电荷量为Q、到球心O的距离为r的点电荷,则当金属球达到静电平衡时,感应电荷在球心O处产生的场强大小等于(静电力常量为k) ( )

A.k-k

B.k+k

C.0 图L1-7-1

D.k

4.(多选)如图L1-7-2所示,在真空中把一个导体向带负电荷的小球慢慢靠近(不接触),下列说法正确的有 ( )

A.B端的感应电荷越来越多

B.导体内的电场强度越来越大

C.导体的感应电荷在M点产生的场强恒大于在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

图L1-7-2

知识点二 静电屏蔽

5.如图L1-7-3所示,带电体Q靠近一个接地空腔正方体导体,空腔里面无电荷,达到静电平衡后,下列物理量中不等于零的是( )

A.导体空腔内任意点的场强

B.导体空腔内任意点的电势

C.导体空腔外表面的电荷量

D.导体空腔内表面的电荷量 图L1-7-3

6.某农村小塑料场的高频热合机(焊缝用)产生的电磁波频率和电视信号频率接近,由于该村尚未接通有线电视信号,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( )

第7节 静电现象的应用

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，知道处于静电平衡的导体的特征．

2．通过实验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，关注生活、生产中的静电现象．

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．

(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，地球是一个等势体．

二、导体上电荷的分布特点

1．导体内部没有静电荷，静电荷分布在导体的外表面． 2．在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷．

三、尖端放电

1．空气的电离：导体尖端电荷密度很大，电场很强，带电粒子在强电场的作用下剧烈运动撞击空气分子，从而使分子的正负电荷分离的现象．

2．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，相当于导体从尖端失去电荷的现象．

四、静电屏蔽

1．定义：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零，外电场对壳内的仪器也不会产生影响的现象．

2．实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用．

3．应用．

(1)避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．

(2)电学仪器和电子设备外面套有金属罩；通信电缆表面包一层铅皮；高压带电作业人员穿金属网衣；通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号较弱．

►基础巩固

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(D)

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：当带电的金属球处于静电平衡状态时，不论其电荷量怎样变化，它的内部场强永远为零，即E内＝0不变，所以A、B、C均错，D是正确的．