【课件】静电的防止和应用 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式静电静电的防止和应用的防止和应用单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式2 2、金属为什么能够导电？、金属为什么能够导电？【复习旧知】【复习旧知】4 4、把一个不带电的金属导体放到场强为把一个不带电的金属导体放到场强为E E的匀强电场中，会出现什么的匀强电场中，会出现什么 现象？现象？因为金属中含有大量的因为金属中含有大量的自由电子自由电子3 3、电场最基本的性质之一，是电场最基本的性质之一，是对放入其中电荷有对放入其中电荷有 的作用。的作用。电场力电场力 导体中自由电荷在电场力作用下将发生定导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动，向移动，在导体两端，积聚等量异种电荷。在导体两端，积聚等量异种电荷。-E1 1、什么是静电感应现象，其本质是什么？、什么是静电感应现象，其本质是什么？静电感应是在外电场的作用下导体中电荷在导体中重新分布的静电感应是在外电场的作用下导体中电荷在导体中重新分布的现象，其本质是自由电荷的转移。现象，其本质是自由电荷的转移。单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式 -EE思考思考1 1：电子积聚会出现怎样的现象？：电子积聚会出现怎样的现象？导体两端出现感应电荷，在导体中产生与导体两端出现感应电荷，在导体中产生与E E方方向相反的感应电场。向相反的感应电场。感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小。感应电荷继感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小。感应电荷继续增加，合场强逐渐减少，当感应电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。续增加，合场强逐渐减少，当感应电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷不再定向移动，即到达静电平衡。自由电荷不再定向移动，即到达静电平衡。思考思考2 2：电荷的移动是无休止的吗？导体内的场强变化情况？电荷的移动是无休止的吗？导体内的场强变化情况？探究：电场中导体内的电场和电势探究：电场中导体内的电场和电势E=EMMN N思考思考3 3：导体中：导体中MM、N N两点的电势有什么关系？两点的电势有什么关系？将试探电荷从将试探电荷从MM移到移到N N，电场力不做功，电场力不做功，MM和和N N两点两点电势相等，金属是一个等势体，其表面是个等势面。电势相等，金属是一个等势体，其表面是个等势面。思考思考4 4：导体外表面处的电场方向，与导体表面有什：导体外表面处的电场方向，与导体表面有什么关系？为什么？么关系？为什么？导体表面是一个等势面，任一点的场强方向必跟该导体表面是一个等势面，任一点的场强方向必跟该点的表面垂直，否则表面电荷就会再次移动。点的表面垂直，否则表面电荷就会再次移动。单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式一、静电平衡状态下的导体一、静电平衡状态下的导体导体内部的电场强度处处为导体内部的电场强度处处为0 0。导体表面附近任何一点的场强方向导体表面附近任何一点的场强方向与该点表面垂直。与该点表面垂直。导体是个等势体。导体是个等势体。导体表面是个等势面。导体表面是个等势面。发生静电感应的导体，当感应电荷产生的发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加感应附加感应EE和原电场和原电场E E在导体内叠加为零，在导体内叠加为零，即即E=EE=E时，自由电子停止定向移动，这时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。时导体所处的状态叫静电平衡状态。1 1、静电平衡状态、静电平衡状态2 2、场强特征、场强特征3 3、电势特征、电势特征单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式注意：注意：地球是一个极大的导地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。势体的一个原因。单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式12用两个带有绝缘手柄用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接触的金属小球分别接触带有电荷的金属圆筒带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁。的内壁和外壁。和外壁接触的和外壁接触的小球使验电器箔小球使验电器箔片张开，表明金片张开，表明金属筒外壁有电荷。属筒外壁有电荷。和内壁接触的小球和内壁接触的小球不能使验电器箔片不能使验电器箔片张开，表明金属筒张开，表明金属筒内壁没有电荷。内壁没有电荷。二、导体上的电荷分布二、导体上的电荷分布单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式静电平衡时导体上电荷的分布特点：静电平衡时导体上电荷的分布特点：1 1、导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。、导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。2 2、在导体表面，越尖锐的位置电荷密度（单位面、在导体表面，越尖锐的位置电荷密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。均匀球形导体均匀球形导体椭圆形导体椭圆形导体不规则导体不规则导体单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式三、尖端放电三、尖端放电导体尖端电荷密度大导体尖端电荷密度大尖端周围电场强尖端周围电场强空气中残留带电粒子在强空气中残留带电粒子在强电场的作用下剧烈运动，电场的作用下剧烈运动，撞击气体分子撞击气体分子气体分子发生气体分子发生电离电离，正，正负电荷分开。在强电场负电荷分开。在强电场作用下，继续撞击其它作用下，继续撞击其它空气分子，使其电离。空气分子，使其电离。与尖端电荷符号相反的与尖端电荷符号相反的带电粒子由于被吸引而带电粒子由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的奔向尖端，与尖端上的电荷发生中和，电荷发生中和，相当于相当于尖端失去电荷尖端失去电荷尖端放电尖端放电单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式提出问题：尖端放电在生活中有哪些应用？提出问题：尖端放电在生活中有哪些应用？避避雷雷针针是是利利用用尖尖端端放放电电避避免免雷击的一种设施。雷击的一种设施。它它是是一一个个或或几几个个尖尖锐锐的的金金属属棒棒,安安装装在在建建筑筑物物的的顶顶端端,用用粗粗导导线线与与埋埋在在地地下下的的金金属属板板连连接接,保持与大地的良好接触保持与大地的良好接触.单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式 燃气灶和燃气灶和燃气热水器燃气热水器的电子点火的电子点火装置装置 防止：高压设备防止：高压设备中导体的表面尽量中导体的表面尽量平缓光滑平缓光滑会减少电会减少电能的损失。能的损失。单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式四、静电屏蔽四、静电屏蔽+思考思考:将带电小球靠近但不接触验电器将带电小球靠近但不接触验电器,会发生什么现象会发生什么现象?由于静电感应，验电器会带电，由于静电感应，验电器会带电，箔片会箔片会张开一定角度张开一定角度单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式+思考思考:如果用如果用金属网罩（空心导体壳）金属网罩（空心导体壳）将验电器罩将验电器罩住住,然后将带电体靠近验电器，会怎样呢然后将带电体靠近验电器，会怎样呢?验电器箔片不会验电器箔片不会张开张开单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式 思考思考:为什么为什么空心导体壳内的验电器箔片不会张开空心导体壳内的验电器箔片不会张开?由静电平衡可知，壳壁内的电场为零，又因为内表面没由静电平衡可知，壳壁内的电场为零，又因为内表面没有电荷，故导体内空腔里的电场也处处为零。有电荷，故导体内空腔里的电场也处处为零。发现发现:由于静电感应和静电平衡，使空心导体壳内的感应电由于静电感应和静电平衡，使空心导体壳内的感应电荷的电场和外加电场荷的电场和外加电场矢量和矢量和为为零零，相当于遮挡了外界电场相当于遮挡了外界电场对它内部的影响，对它内部的影响，所以空心导体壳好像起了一个所谓的屏所以空心导体壳好像起了一个所谓的屏蔽作用蔽作用静电屏蔽静电屏蔽单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式1 1、本质是、本质是静电感应静电感应和和静电平衡静电平衡2 2、两种情况：、两种情况：（1 1）导体外部电场影响不到导体内部）导体外部电场影响不到导体内部（2 2）接地导体的内部电场影响不到导体外部）接地导体的内部电场影响不到导体外部原因：外电场与导体表面的感应电荷在导体内部产生的感应电场叠原因：外电场与导体表面的感应电荷在导体内部产生的感应电场叠加后合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用。加后合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用。原因：当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，原因：当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用。外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用。单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式静电屏蔽应用静电屏蔽应用单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式 如如图图4 4所所示示，把把原原来来不不带带电电的的金金属属壳壳B B的的外外表表面面接接地地，将将一一带带正正电电的的小小球球A A从从小小孔孔中中放放入入球球壳壳内内，但但不不与与B B发发生生接触，达到静电平衡后，则接触，达到静电平衡后，则()A.A.B B的空腔内电场强度为零的空腔内电场强度为零B.B.B B不带电不带电C.C.B B的外表面带正电的外表面带正电D.D.B B的内表面带负电的内表面带负电D D单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式1 1、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）A.A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B.B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C.C.小鸟停在单条高压输电线上会被电死小鸟停在单条高压输电线上会被电死D.D.打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险B B即学即练即学即练单击此处编辑母版标题样式单击以编辑母版副标题样式2 2、一带有绝缘底座的空心金属球壳、一带有绝缘底座的空心金属球壳A A带有带有4104108 8 C C的正电的正电荷，有绝缘柄的金属小球荷，有绝缘柄的金属小球B B带有带有2102108 8 C C的负电荷，使的负电荷，使B B球球与球壳与球壳A A内壁接触，如图所示，则内壁接触，如图所示，则A A、B B带电荷量分别为带电荷量分别为()A.QA.QA A1101108 8 C C，Q QB B1101108 8 C CB.QB.QA A2102108 8 C C，Q QB B0 0C.QC.QA A0 0，Q QB B2102108 8 C CD.QD.QA A4104108 8 C C，Q QB B2102108 8 C CB B