高中物理 第七节 静电现象的应用课件 新人教选修31.ppt

第第7节节 静电现象的应用静电现象的应用2021/8/11 星期三1一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象 1 1、静电感应现象静电感应现象静电感应现象静电感应现象:导体中的导体中的导体中的导体中的自由电荷自由电荷自由电荷自由电荷由于受到由于受到由于受到由于受到外电场外电场外电场外电场的作用的作用的作用的作用而而而而重新分布重新分布重新分布重新分布的现象叫静电感应现象的现象叫静电感应现象的现象叫静电感应现象的现象叫静电感应现象._ _ _ _ _ _ _+2 2 2 2、静电平衡、静电平衡、静电平衡、静电平衡:导体表面和内部导体表面和内部导体表面和内部导体表面和内部电荷停止定向移动电荷停止定向移动电荷停止定向移动电荷停止定向移动的状态。的状态。的状态。的状态。2021/8/11 星期三2一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象 3 3、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点（1 1 1 1）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。说明：说明：说明：说明：1.1.1.1.是合场强为零，即原电场与感应电荷产生的电场强度大是合场强为零，即原电场与感应电荷产生的电场强度大是合场强为零，即原电场与感应电荷产生的电场强度大是合场强为零，即原电场与感应电荷产生的电场强度大小相等，方向相反。小相等，方向相反。小相等，方向相反。小相等，方向相反。2.2.2.2.如果静电平衡时导体内部场强不为零，那么自由电子就如果静电平衡时导体内部场强不为零，那么自由电子就如果静电平衡时导体内部场强不为零，那么自由电子就如果静电平衡时导体内部场强不为零，那么自由电子就要在库仑力的作用下做定向移动，那就不是静电平衡状态了。要在库仑力的作用下做定向移动，那就不是静电平衡状态了。要在库仑力的作用下做定向移动，那就不是静电平衡状态了。要在库仑力的作用下做定向移动，那就不是静电平衡状态了。例例例例1 1 1 1：在孤立点电荷在孤立点电荷在孤立点电荷在孤立点电荷+Q+Q+Q+Q的电场中，金属园盘处于静电平衡状的电场中，金属园盘处于静电平衡状的电场中，金属园盘处于静电平衡状的电场中，金属园盘处于静电平衡状态：态：态：态：（1 1 1 1）盘内盘内盘内盘内M M M M点与点与点与点与O O O O点场强关系？点场强关系？点场强关系？点场强关系？（2 2 2 2）盘上感应电荷在）盘上感应电荷在）盘上感应电荷在）盘上感应电荷在O O O O点处场强大小和方向？点处场强大小和方向？点处场强大小和方向？点处场强大小和方向？+2021/8/11 星期三3一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象 3 3、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点（1 1 1 1）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。例例例例2 2 2 2：如图所示，点电荷：如图所示，点电荷：如图所示，点电荷：如图所示，点电荷A A A A和和和和B B B B带电荷量分别为带电荷量分别为带电荷量分别为带电荷量分别为3.0103.0103.0103.010-8-8-8-8C C C C和和和和-2.410-2.410-2.410-2.410-8-8-8-8C C C C，彼此相距，彼此相距，彼此相距，彼此相距6cm.6cm.6cm.6cm.若在两点电荷连线中点若在两点电荷连线中点若在两点电荷连线中点若在两点电荷连线中点O O O O处放处放处放处放一个半径为一个半径为一个半径为一个半径为1cm1cm1cm1cm的金属球壳，求球壳上感应电荷在该中点处的金属球壳，求球壳上感应电荷在该中点处的金属球壳，求球壳上感应电荷在该中点处的金属球壳，求球壳上感应电荷在该中点处产生的电场强度产生的电场强度产生的电场强度产生的电场强度.2021/8/11 星期三4一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象 3 3、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点（1 1 1 1）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。例例例例3 3 3 3：长为长为长为长为L L的导体棒原来不带电，现将一带电量为的导体棒原来不带电，现将一带电量为的导体棒原来不带电，现将一带电量为的导体棒原来不带电，现将一带电量为+q+q的点的点的点的点电荷放在距棒左端电荷放在距棒左端电荷放在距棒左端电荷放在距棒左端R R处，如图，当棒达到静电平衡后，棒处，如图，当棒达到静电平衡后，棒处，如图，当棒达到静电平衡后，棒处，如图，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内终点上感应电荷在棒内终点上感应电荷在棒内终点上感应电荷在棒内终点P P处产生的场强大小等于处产生的场强大小等于处产生的场强大小等于处产生的场强大小等于_，方向，方向，方向，方向_。2021/8/11 星期三5一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象 3 3、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点（1 1 1 1）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。）处于静电平衡的导体，内部场强处处为零。例例例例4 4 4 4：一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一金属球，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一均匀带电的细杆一均匀带电的细杆一均匀带电的细杆MNMN，如图所示，金属球上感应电荷产生，如图所示，金属球上感应电荷产生，如图所示，金属球上感应电荷产生，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上的电场在球内直径上的电场在球内直径上的电场在球内直径上a a、b b、c c三点的场强大小分别为三点的场强大小分别为三点的场强大小分别为三点的场强大小分别为E Ea a、E Eb b、E Ec c，三者相比（，三者相比（，三者相比（，三者相比（）A.E A.Ea a最大最大最大最大 B.E B.Eb b最大最大最大最大 C.E C.Ec c最大最大最大最大 D.E D.Ea a=E=Eb b=E=Ec c2021/8/11 星期三6一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象 3 3、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点（2 2 2 2）处于静电平衡的导体，其外表部表面附近任何一点）处于静电平衡的导体，其外表部表面附近任何一点）处于静电平衡的导体，其外表部表面附近任何一点）处于静电平衡的导体，其外表部表面附近任何一点的场强必跟该点的表面垂直。的场强必跟该点的表面垂直。的场强必跟该点的表面垂直。的场强必跟该点的表面垂直。说明：说明：说明：说明：1.1.1.1.假如不是这样，场强就会有一个沿导体表面的分量，导假如不是这样，场强就会有一个沿导体表面的分量，导假如不是这样，场强就会有一个沿导体表面的分量，导假如不是这样，场强就会有一个沿导体表面的分量，导体上的自由电子就会发生定向移动，这就不是静电平衡状态了。体上的自由电子就会发生定向移动，这就不是静电平衡状态了。体上的自由电子就会发生定向移动，这就不是静电平衡状态了。体上的自由电子就会发生定向移动，这就不是静电平衡状态了。2.2.2.2.+2021/8/11 星期三7一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象一、静电感应现象 3 3、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点、处于静电平衡的导体的特点（3 3 3 3）处于静电平衡的整个导体是个等势体，它的表面是）处于静电平衡的整个导体是个等势体，它的表面是）处于静电平衡的整个导体是个等势体，它的表面是）处于静电平衡的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。个等势面。个等势面。个等势面。说明：说明：说明：说明：1.1.1.1.如果静电平衡的导体不是等势体，那么自由电子就要向如果静电平衡的导体不是等势体，那么自由电子就要向如果静电平衡的导体不是等势体，那么自由电子就要向如果静电平衡的导体不是等势体，那么自由电子就要向电势高的方向做定向移动，那么就不是静电平衡状态了。电势高的方向做定向移动，那么就不是静电平衡状态了。电势高的方向做定向移动，那么就不是静电平衡状态了。电势高的方向做定向移动，那么就不是静电平衡状态了。2.2.2.2.处于静电平衡的导体上移动电荷电场力不做功。处于静电平衡的导体上移动电荷电场力不做功。处于静电平衡的导体上移动电荷电场力不做功。处于静电平衡的导体上移动电荷电场力不做功。例例例例1 1 1 1：导体导体导体导体ABAB处在处在处在处在+q+q的电场中处于静电平衡状态，则比较的电场中处于静电平衡状态，则比较的电场中处于静电平衡状态，则比较的电场中处于静电平衡状态，则比较a a、b b、c c、d d四点的电视高低和电场强弱关系。四点的电视高低和电场强弱关系。四点的电视高低和电场强弱关系。四点的电视高低和电场强弱关系。+2021/8/11 星期三8二、导体上电荷的分布二、导体上电荷的分布二、导体上电荷的分布二、导体上电荷的分布 1 1、法拉第圆筒实验、法拉第圆筒实验、法拉第圆筒实验、法拉第圆筒实验 2 2、静电平衡时，导体上的（净）电荷分布有以下两个特点：、静电平衡时，导体上的（净）电荷分布有以下两个特点：、静电平衡时，导体上的（净）电荷分布有以下两个特点：、静电平衡时，导体上的（净）电荷分布有以下两个特点：（1 1）导体内部没有电荷，电荷）导体内部没有电荷，电荷）导体内部没有电荷，电荷）导体内部没有电荷，电荷（净）（净）（净）（净）只分布在导体的外表面。只分布在导体的外表面。只分布在导体的外表面。只分布在导体的外表面。（2 2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电）在导体表面，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荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷（净）（净）（净）（净）。库伦斥力，越远越稳定！库伦斥力，越远越稳定！库伦斥力，越远越稳定！库伦斥力，越远越稳定！尖端放电，避雷针、电晕。尖端放电，避雷针、电晕。尖端放电，避雷针、电晕。尖端放电，避雷针、电晕。2021/8/11 星期三9三、静电屏蔽三、静电屏蔽三、静电屏蔽三、静电屏蔽 1 1、屏蔽外电场、屏蔽外电场、屏蔽外电场、屏蔽外电场+2021/8/11 星期三10三、静电屏蔽三、静电屏蔽三、静电屏蔽三、静电屏蔽 2 2、屏蔽内电场、屏蔽内电场、屏蔽内电场、屏蔽内电场+2021/8/11 星期三11三、静电屏蔽三、静电屏蔽三、静电屏蔽三、静电屏蔽 2 2、屏蔽内电场、屏蔽内电场、屏蔽内电场、屏蔽内电场+2021/8/11 星期三12Thank You!2021/8/11 星期三132021/8/11 星期三14