第1章静电场 第8节静电现象的应用精选PPT.ppt

第1章静电场 第8节静电现象的应用第1页，此课件共45页哦学学习习目目标标：1.知知道道静静电电平平衡衡现现象象，理理解解处处于于静静电电平平衡状态的导体的特点衡状态的导体的特点.2通通过过实实验验了了解解静静电电平平衡衡时时带带电电导导体体上上电电荷荷的的分分布特点布特点.重重点点难难点点：尖尖端端放放电电和和静静电电屏屏蔽蔽的的原原因因及及在在实实际际中的应用中的应用.易易错错问问题题：对对外外电电场场、感感应应电电场场、合合电电场场的的关关系系认识不清认识不清.课标定位课标定位第2页，此课件共45页哦一、静电平衡状态下导体的电场一、静电平衡状态下导体的电场1静电平衡状态静电平衡状态导体内的自由电子不再发生导体内的自由电子不再发生 的的状状态态，叫叫做做静静电电平平衡状态衡状态.定向移动定向移动第3页，此课件共45页哦2静电平衡特点静电平衡特点(1)处处于静于静电电平衡状平衡状态态的的导导体，内部体，内部场场强强 (2)处处于静于静电电平衡状平衡状态态的整个的整个导导体是个体是个 ，它的表面是个它的表面是个 .处处为零处处为零；等势体等势体等势面等势面第4页，此课件共45页哦1.一一导导体体处处于于静静电电平平衡衡状状态态，导导体体外外部部有有一一电电荷荷，它对导体内部某点产生的场强为零吗？它对导体内部某点产生的场强为零吗？第5页，此课件共45页哦【思思考考提提示示】1.不不为为零零.在在某某点点产产生生的的场场强强与与没有导体在该点产生的场强一样没有导体在该点产生的场强一样.第6页，此课件共45页哦二、导体上电荷的分布二、导体上电荷的分布1导导体体内内部部没没有有电电荷荷，电电荷荷只只分分布布在在导导体体的的 .2 在在 导导 体体 表表 面面，越越 尖尖 锐锐 的的 位位 置置，电电 荷荷 的的 密密 度度 ，凹陷的位置几乎，凹陷的位置几乎.外表面外表面越大越大没有电荷没有电荷第7页，此课件共45页哦2.导导体体表表面面电电荷荷一一定定均均匀匀分分布布吗吗？什什么么样样导导体体表表面面电荷均匀分布？电荷均匀分布？【思考【思考提示】提示】2.不一定不一定.球形导体球形导体.第8页，此课件共45页哦三、尖端放电三、尖端放电1电电离离现现象象：空空气气中中的的气气体体分分子子在在带带电电粒粒子子的的高高速撞击下，分子中正负电荷速撞击下，分子中正负电荷的现象的现象.2尖尖端端放放电电：导导体体尖尖端端的的电电荷荷吸吸引引空空气气中中与与它它符符号相反的电荷，尖端上的电荷被号相反的电荷，尖端上的电荷被 而而失失去去电电荷荷，这个现象叫做尖端放电这个现象叫做尖端放电.四、静电屏蔽四、静电屏蔽处在电场中的空腔导体，由于内表面处在电场中的空腔导体，由于内表面 ，所以空腔内所以空腔内 ，这种现象叫做静电屏蔽，这种现象叫做静电屏蔽.分离分离中和中和没有电荷没有电荷没有电场没有电场第9页，此课件共45页哦一、静电平衡导体的电荷分布特点一、静电平衡导体的电荷分布特点1内内外外表表面面分分布布不不同同，电电荷荷都都分分布布在在外外表表面面，导导体内部没有电荷体内部没有电荷.2受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大.3“远近端远近端”电荷的电性相反，电量相等电荷的电性相反，电量相等.第10页，此课件共45页哦(1)如如图图171所所示示，处处于于静静电电平平衡衡状状态态的的导导体体，离离场场源源电电荷荷较较近近和和较较远远的的两两端端将将感感应应出出等等量量的的异异种种电电荷荷，即即“远远同近异同近异”.图图171第11页，此课件共45页哦(2)如如图图172所所示示，当当把把两两个个或或多多个个原原来来彼彼此此绝绝缘缘的的导导体体接接触触或或用用导导线线连连接接时时，就就可可把把它它们们看看作作是是一一个个大大导导体体，有有些些问问题题中中所所提提到到的的“用用手手接接触触某某导导体体”其其实实就就是是导导体通体通过过人体与大地构成一个大人体与大地构成一个大导导体体.图图172第12页，此课件共45页哦一一个个孤孤立立的的带带电电体体，在在自自身身所所带带电电荷荷的的电电场场中中，处处于于静静电电平平衡衡状状态态，具具有有静静电电平平衡衡的的所所有有特特点点.人人与与大大地地都都是是导导体体，在在人人摸摸(触触)导导体体的的过过程程中中，带带电电体体、人人、大地组成一个新导体，地球往往是新导体的远端大地组成一个新导体，地球往往是新导体的远端.特别提醒特别提醒第13页，此课件共45页哦二、对静电平衡的进一步理解二、对静电平衡的进一步理解1静电平衡的特点：静电平衡的特点：(1)导体内部场强处处为零导体内部场强处处为零.(2)电电荷荷只只能能分分布布在在导导体体的的外外表表面面；电电场场垂垂直直于于导导体体的的外外表表面面；整整个个导导体体是是一一个个等等势势体体，外外表表面面是是一一个个等等势面势面.第14页，此课件共45页哦2静电平衡的实质静电平衡的实质导导体体发发生生了了静静电电感感应应现现象象，感感应应电电荷荷在在导导体体内内部部产产生生一一个个附附加加电电场场E，跟跟外外加加电电场场E反反向向，使使自自由由电电荷荷同同时时又又受受到到FEq的的电电场场力力，随随着着导导体体两两端端的的感感应应电电荷荷不不断断积积累累，E逐逐渐渐增增大大，当当EE时时，导导体体内内合合场场强强为为零零，自自由由电电荷荷所所受受合合力力为为零零，这这时时导导体体中中无无自自由由电电荷荷定向移定向移动动，即，即导导体达到了静体达到了静电电平衡状平衡状态态.第15页，此课件共45页哦1静静电电平平衡衡时时，电电荷荷在在导导体体表表面面的的分分布布往往往往是是不不均均匀匀的的，越越是是尖尖锐锐的的地地方方，电电荷荷分分布布越越密密，附附近近的的电电场场强度越大强度越大.2导体表面的场强不为零，且方向与表面垂直导体表面的场强不为零，且方向与表面垂直.特别提醒特别提醒第16页，此课件共45页哦三、对静电屏蔽的理解三、对静电屏蔽的理解1现现象象：一一个个金金属属导导体体壳壳(网网罩罩)能能把把壳壳外外电电场场遮遮住，使壳内部不受外电场影响，这种现象叫静电屏蔽住，使壳内部不受外电场影响，这种现象叫静电屏蔽.2原理：静电屏蔽的原理是静电感应与静电平衡原理：静电屏蔽的原理是静电感应与静电平衡.第17页，此课件共45页哦3两种情况两种情况(1)金属壳内部不受外部影响金属壳内部不受外部影响如如图图173甲甲所所示示，使使带带电电的的金金属属球球靠靠近近验验电电器器，由由于于静静电电感感应应，验验电电器器的的箔箔片片张张开开，这这表表示示验验电电器器受受到到了外了外电场电场的影响的影响.图图173第18页，此课件共45页哦如如果果事事先先用用金金属属网网罩罩把把验验电电器器罩罩住住，如如图图乙乙所所示示，验验电电器器的的箔箔片片就就不不张张开开，即即使使把把验验电电器器和和金金属属网网罩罩连连接接起起来来，箔箔片片也也不不张张开开.这这表表明明金金属属网网罩罩能能把把外外电电场场挡挡住住，使罩内不受外使罩内不受外电场电场的影响的影响.第19页，此课件共45页哦(2)接地的封接地的封闭导闭导体壳，内部体壳，内部电场对电场对外部没影响外部没影响如如一一封封闭闭的的导导体体壳壳内内部部空空间间某某点点有有一一点点电电荷荷q.由由于于静静电电感感应应，导导体体壳壳内内外外表表面面感感应应出出等等量量的的异异种种电电荷荷，其其电电场场线线如如图图174甲甲所所示示.当当把把导导体体壳壳接接地地后后，q在在壳内的壳内的电场对电场对壳外空壳外空间间就没有影响了，如就没有影响了，如图图乙所示乙所示.图图174第20页，此课件共45页哦因因为为当当把把球球壳壳接接地地后后，壳壳外外表表面面感感应应的的正正电电荷荷在在静静电电力力作作用用下下流流入入大大地地(实实际际是是大大地地的的电电子子在在静静电电力力作作用用下下通通过过接接地地的的导导线线流流到到壳壳面面上上与与壳壳外外表表面面的的正正电电荷荷中中和和)，使使球球壳壳外外表表面面没没有有电电荷荷，壳壳外外空空间间就就没没有有电电场场了了.这样这样就出就出现现了了图图乙所示的情况乙所示的情况.第21页，此课件共45页哦 一一金金属属球球，原原来来不不带带电电，现现沿沿球球的的直直径径的的延延长长线线放放置置一一均均匀匀带带电电的的细细杆杆MN，如如图图175所所示示，金金属属球球上上感感应应电电荷荷产产生生的的电电场场在在球球内内直直径径上上a、b、c三三点点的的场场强强大大小小分分别为别为Ea、Eb、Ec，三者相比，三者相比()类型一类型一静电平衡特点的应用静电平衡特点的应用例例1第22页，此课件共45页哦图图175AEa最大最大BEb最大最大CEc最大最大 DEaEbEc第23页，此课件共45页哦【思思路路点点拨拨】电电场场中中的的导导体体静静电电平平衡衡时时合合场场强强为为零零，感感应应电电荷荷在在导导体体上上的的分分布布无无规规则则，没没有有合合适适的的公公式式比比较较它它产产生生电电场场的的强强弱弱，要要抓抓住住合合场场强强为为零零的的特特点点，转换研究对象求解转换研究对象求解.第24页，此课件共45页哦【解解析析】金金属属球球在在带带电电细细杆杆MN的的电电场场中中，达达到到静静电电平平衡衡后后，其其内内部部合合场场强强处处处处为为零零.金金属属球球上上感感应应电电荷荷在在a、b、c三三点点产产生生电电场场的的场场强强与与MN在在a、b、c三三点点产产生生电电场场的的场场强强分分别别等等大大反反向向，显显然然MN在在c点点产产生生的的电电场最强，故选项场最强，故选项C正确正确.【答案】【答案】C第25页，此课件共45页哦【思思维维总总结结】在在分分析析处处于于静静电电平平衡衡状状态态的的导导体体内内部部的的场场强强时时，一一定定要要区区分分感感应应电电荷荷的的电电场场、外外电电场场及及合合电电场场，因因为为感感应应电电荷荷的的电电场场与与外外电电场场等等大大、反反向向，导导体内部各处的合场强为零体内部各处的合场强为零.第26页，此课件共45页哦1.如如图图176所所示示，长长为为l的的导导体体棒棒原原来来不不带带电电，现现将将一一带带电电量量为为q的的点点电电荷荷放放在在距距棒棒左左端端R处处，当当棒棒达达到到静静电电平平衡衡后后，棒棒上上感感应应电电荷荷在在棒棒内内中中点点P处处产产生生的的场场强强大小等于大小等于_，方向，方向为为_.图图176变式拓展变式拓展变式拓展变式拓展第27页，此课件共45页哦第28页，此课件共45页哦将将悬悬挂挂在在细细线线上上的的带带正正电电的的小小球球A放放在在不不带带电电的的金金属属空空心心球球C内内(不不与与球球接接触触)，另另有有一一个个悬悬挂挂在在细细线线上上的的带负电带负电的小球的小球B向向C靠近，如靠近，如图图177所示，于是有所示，于是有()图图177例例2类型二类型二静电屏蔽现象的分析静电屏蔽现象的分析第29页，此课件共45页哦AA向左偏离向左偏离竖竖直方向，直方向，B向右偏离向右偏离竖竖直方向直方向BA的位置不的位置不变变，B向右偏离向右偏离竖竖直方向直方向CA向左偏离向左偏离竖竖直方向，直方向，B的位置不的位置不变变DA和和B的位置都不的位置都不变变第30页，此课件共45页哦【解解析析】考考虑虑B对对A的的作作用用时时，A处处在在球球壳壳C内内，球球壳壳会会对对其其内内的的A有有屏屏蔽蔽作作用用，使使A不不受受B的的作作用用.A球球通通过过静静电电感感应应使使C的的内内、外外壳壳分分别别带带负负电电和和正正电电，从从而而知知道道B球球受受C外外壳壳正正电电吸吸引引，所所以以B球球往往右右偏偏离离竖竖直直方方向向，故故B正确正确.【答案】【答案】B第31页，此课件共45页哦【思思维维总总结结】根根据据静静电电感感应应，金金属属空空心心球球C内内表表面面带带负负电电，外外表表面面带带正正电电，故故B球球将将受受静静电电引引力力而而向向右右偏偏离离竖竖直直方方向向，C球球内内表表面面的的负负电电荷荷对对A球球的的引引力力平平衡衡，故故A球位置不变球位置不变.第32页，此课件共45页哦2(2010年湖北八校高三第二次联考年湖北八校高三第二次联考)如如图图178所示，所示，绝缘绝缘金属球壳的空腔内有一金属球壳的空腔内有一带电带电小球，小球，现现在球在球壳左壳左侧侧放一放一带电带电小球小球A，下列，下列说说法正确的是法正确的是 ()图图178变式拓展变式拓展变式拓展变式拓展第33页，此课件共45页哦AA球球对对球壳内的球壳内的电场电场不影响不影响B由于静由于静电电屏蔽，球壳内没有屏蔽，球壳内没有电场电场C球壳内外表面均没有球壳内外表面均没有电电荷荷D由由于于球球壳壳接接地地，空空腔腔内内的的电电场场对对外外部部也也没没有有影影响响第34页，此课件共45页哦解解析析：选选AD.由由于于金金属属球球壳壳接接地地，对对内内外外电电场场都都有有屏屏蔽蔽作作用用，故故A、D对对，球球壳壳外外表表面面没没有有电电荷荷，因因为为空空腔腔内内有有带带电电体体，所所以以空空腔腔内内有有电电场场，内内表表面面有有感感应应电电荷荷，故故B、C错错 第35页，此课件共45页哦1导导体体处处于静于静电电平衡平衡时时，下列，下列说说法正确的是法正确的是 ()A导导体内部没有体内部没有电场电场B导导体内部没有体内部没有电电荷，荷，电电荷只分布在荷只分布在导导体的外表面体的外表面C导导体内部没有体内部没有电电荷的运荷的运动动D以上以上说说法均不正确法均不正确答案：答案：ABC第36页，此课件共45页哦2关于避雷关于避雷针针，以下，以下说说法正确的是法正确的是()A避雷避雷针针避雷是中和云避雷是中和云层层的异种的异种电电荷荷B避雷避雷针针避雷是将云避雷是将云层层中中积积聚的聚的电电荷荷导导入大地入大地C为为了美了美观观，通常把避雷，通常把避雷针顶针顶端端设计设计成球形成球形D避雷避雷针针安装在高大建筑物安装在高大建筑物顶顶部，而不必接地部，而不必接地第37页，此课件共45页哦解解析析：选选AB.避避雷雷针针应应用用了了尖尖端端放放电电的的原原理理，避避雷雷针针上上产产生生的的感感应应电电荷荷通通过过尖尖端端放放电电，中中和和云云中中的的电电荷荷，使使建建筑筑物物免免遭遭雷雷击击，所所以以避避雷雷针针必必须须接接地地，A、B正正确确，D错错.电电荷荷在在导导体体表表面面分分布布，突突出出的的位位置置，电电荷荷比比较较密密集集，更容易放电，所以不能设计成球形，更容易放电，所以不能设计成球形，C错错.第38页，此课件共45页哦3一一个个不不带带电电金金属属球球壳壳，在在它它的的球球心心放放入入一一个个正正电电荷，其荷，其电场电场分布是分布是图图179中的中的()图图179第39页，此课件共45页哦解解析析：选选B.由由于于处处于于静静电电平平衡衡状状态态的的导导体体内内部部的的场场强强处处处处为为零零，故故A选选项项不不正正确确；由由于于空空腔腔内内部部有有一一个个正正电电荷荷，故故在在空空腔腔内内表表面面感感应应出出等等量量的的负负电电荷荷，外外表表面面感感应应出出等等量量的的正正电电荷荷，因因此此C、D选选项项不不正正确确；因因外外表表面面上上分分布布有有正正电电荷荷，故故电电场场线线应应呈呈辐辐射射状状，所所以以B选选项项正确正确.第40页，此课件共45页哦4如如图图1710所所示示，在在两两个个固固定定电电荷荷q和和q之之间间放放入入两两个个原原来来不不带带电电的的导导体体，1、2、3、4为为导导体体上上的的四四个个点点，在在达达到到静静电电平平衡衡后后，各各点点的的电电势势分分别别是是1、2、3、4，则则()图图1710第41页，此课件共45页哦A4321B4321C4321 D4321，B对对.第42页，此课件共45页哦5有有一一绝绝缘缘空空心心金金属属球球A，带带有有4106C的的正正电电荷荷，一一个个有有绝绝缘缘柄柄的的金金属属小小球球B，带带有有2106C的的负负电电荷荷，若若把把B球球跟跟A球球的的内内壁壁相相接接触触，则则B球球上上的的带带电电荷荷量量为为_C，A球球上上的的带带电电荷荷量量为为_C，电电荷荷分分布在布在_.第43页，此课件共45页哦解解析析：B跟跟A相相接接触触后后，它它们们成成为为一一个个导导体体，所所有有电电荷荷都都将将分分布布在在导导体体的的外外表表面面.在在A的的外外表表面面，部部分分正正电电荷荷与与所所有有负负电电荷荷发发生生中中和和现现象象，未未被被中中和和的的正正电电荷荷仍仍分分布在布在A的外表面的外表面.答案：答案：02106A的外表面的外表面第44页，此课件共45页哦第45页，此课件共45页哦