静电现象的应用

§1.7 静电现象的应用导学案

制作人：倪怀轮

一、学习目标

1.知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导体的特征。

2.知道处于静电平衡的导体上电荷的分布规律。

3.知道什么是尖端放电现象以及静电屏蔽现象的形成原因

二、知识回顾

1．静电感应现象指

2．静电感应现象的实质是

三、探究导航

探究一：静电平衡状态下导体的电场

情景引入：现代战争中，通讯指挥大多要依赖电子仪器，要取得决定性胜利，首先必须破坏敌人的指挥通讯系统，使敌人陷入混乱的境地，同时也要防止敌人破坏自己的通讯设备，将通讯设备放入导体中就能有效防范外部电场的影响，要弄清楚其中原理，就要从认识导体开始。

思考：（1）金属导体的微观结构如何？

（2）导体内的自由电子怎样受力？怎样移动？

（3）自由电子会在什么地方积聚？

（4）电子的积聚会出现怎样的现象？

（5）电子是否会永远这样定向运动下去？最终会出现怎样的

1、静电平衡状态：导体中（包括表面上）没有电荷的状态。

2、在电场中处于静电平衡的导体的特征：

(1)处于静电平衡状态下的导体，内部的场强。

(2)处于静电平衡状态的整个导体是，它的表面是。

(3)导体外表面处场强方向必跟该点的表面。

探究二：导体上电荷的分布

书本25页演示实验《研究空腔导体内表面的电荷》得出什么样的结论？

结论：静电平衡时导体上电荷分布的特点：

(1)导体内部 ,其电荷只分布在 ,凹陷的地方几乎没有电荷. (2)在导体表面,越尖锐的位置,电荷密度越大,外部场强也越强

理论分析：

理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面

反证法：若内部有自由电荷，则内部场强 ，导体就不是处于静电平衡状态

探究三：尖端放电

情景：观察周围建筑物上安装的避雷针可以发现，尖尖的避雷针不但安装在高大建筑物的顶端，而且避雷针还通过导线（或金属）接地。 问题：1.尖端放电的原理是什么？

2.尖端放电的原理有何应用和危害？

3.避雷针的原理怎样的？

探究四：静电屏蔽

1.书本27页演示实验说明什么问题？

静电屏蔽：导体的外壳对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种现象称为静电屏蔽。

四、 典例分析

例1、如图所示,长为L 的导体棒原来不带电，现将一带电量Q 的正点电荷放在距棒左端R 处的P 点, 达到静电平衡后棒上感应电荷在棒内中点O 处产生的场强大小等于_____,方向______. 变式训练：在真空中两个点电荷A 和B ，电量分别为-Q 和+2Q ，

它们相距为L ，如果在两个点电荷连线的中点O 处，有半径为r(2r

处产生场强为

，方向 。

例2.如图所示，把一个带正电的小球放人原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？

五、 课堂检测

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

3．一个带绝缘座的空心金属球A 带有4×lO -8C 的正电荷, 有绝缘柄

的金属小球B 带有2×10-8C 的负电荷，使B 球和A 球的内壁接触, 如图所示，则A 、B 各带电荷量为 ( ) A ．Q A =10-8C ，Q B =lO -8C B ．Q A =2×Lo -8C, Q B =O

C ．Q a =O ，Q b =2×10-8C

D ．Q a =4×10-8C ，Q B =－2×10-8C

4．带电量分别为+Q 和－Q 的两个点电荷相距为r, 在两点电荷

之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静

电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点O 处产生的场强

大小为 ( )

A ．2kQ ／r 2

B ．4kQ ／r 2+Q

C ．8kQ ／r 2

D ．0

5．如图所示，在一个原来不带光的金属导体壳的球心处放一带正电

的带电体, A 、B 分别是球壳内、外的两点, C 是金属内部一点，其电场分布是 ( B )

A ．E A ≠O, E

B =O ，E

C =O B ．E A ≠O, E B ≠O ，E C =O C ．E A ≠O, E B ≠O ，E C ≠O

D ．

E A =O, E B ≠O ，E C =O

6．将导体放入场强为E 的匀强电场中，经过一段很短的时间后，导体达到静电

平衡，在这段很短的时间内，感应电荷在导体内的电场强度变化情况是 ( )

A ．逐渐减小，直至大小为零

B ．逐渐增大，直至大小为E

C ．先逐渐增大，后逐渐减小至零

D ．始终等于零

7．如图所示，验电器A 不带电，验电器B 的上面是几乎

封闭的金属圆筒C ，并且B 的金属箔片是张开的，现手持一个带绝缘柄的金属小球D ，使D 接触C 的内壁，再移出与A 的金属小球接触，无论操作多少次，不能使A 带电，说明 ( ) A ．C 是不带电的 B ．C 的内部不带电 C ．C 的内部场强为零 D ．以上说法均不对

8．如图所示，将悬在细线上的带正电的小球A 放在不带电的 金属空心球壳C 内(不和球壁接触)，另有一悬挂在细线上的带负电的小球B 向C 靠近，则( )

A ．A 往左偏离竖直方向，

B 向右偏离竖直方向 B ．A 的位置不变，B 向右偏离竖直方向

C ．A 向左偏离竖直方向，B 的位置不变

D ．A 和B 的位置均不变

9．如图所示，为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金

属球A 放入腔中, 当静电平衡时，图中a 、b 、c 三点的场强E 和电势U 的关系是( ) A ．E a >E b >E c , U a >U b >U c B ．E a =E b >E c , U a =U b >U c C ．E a =E b =E c , U a =U b >U c D ．E a >E c >E b , U a >U b >U c 10．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，下述正确的是 ( )

A ．A 、

B 两点场强相等，且都为零 B ．A 、B 两点电势相等，且都小于零

C ．感应电荷在A 、B 产生的附加场强大小是//A

B E =E D ．当电键K 闭合时，电子从大地沿导线向导体移动

11．如图所示，在负电荷A 的电场中，导体B 处于静电平衡时 ( ) A ．P 端带正电，Q 端带负电 B ．P 端电势高，Q 端电势低 C ．P 、Q 两端电势相等 D ．在导体B 内部，场强从Q 到P

12．金箔验电器原来带有正电荷．现将某带电体靠近验电器时，金

箔张角增大．说明该带电体带有_____．

13．如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为E 的匀强电场时，验电器的箔片 （填“张开”或“不张开”），

我们把这种现象称之为 。此时，金属网罩的感应电荷在

网罩内部空间会激发一个电场，它的场强大小为 ，方向为 。 14、如图所示，A 、B 都是装在绝缘柄上的导体，A 带正电后靠近B ，若取地球

的电势为零，则

A 、导体

B 上任意一点的电势为零； B 、导体B 上任意一点的电势都为正；

C 、导体B 上任意一点的电势都为负；

D 、导体B 上右端点的电势等于左端点的电势。

15、如图所示，有一金属已知导体表面上A 点附近的场强是导体表面上B 点附近的场强的10倍。现有另一导体带有正电荷。带正电的点电荷分别从导体外侧距A 、B 点足够近处在电场力作用下，从静止起移到无穷远处（取无穷远处电势为零），则下列说法中错误的是（ ） (A)两次移动时电荷在初位置的加速度之比为10：1 (B)两次移动过程电场力做功之比为1：1 (C)移动过程中末速度之比为10：1

[答案]

四、典例分析：例1、kQ/(R+L/2)2,水平向左；变式训练：12kQ/L2，方向由A 指向B。例2、不带电

五、课堂检测：

1.D

2.D

3.B

4.C

5.B

6.B

7.C

8.B 9.D 10.AD 11.AC 12.正电13不张开；静电屏蔽；E；水平向左

14、BD 15、C