静电现象的应用教案及试题.docx
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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -静电现象的应用教案及试题物理备课组老师班级同学日期:上课时间 :主课题:静电现象的应用教学目标:1知道静电感应产生的缘由,懂得什么是静电平稳状态2懂得静电平稳时,净电荷只分布在导体表面且内部场强到处为零3知道静电屏蔽及其应用教学重难点:1、 静电平稳状态懂得运用2、 静电屏蔽懂得与运用教学内容学问回忆可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结一、静电感应:把金属导体放在外电场E外 中,由于导体内的自由电子受电场力作用定向移动,使得导体两端显现等量的异可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结种
2、电荷,这种由于导体内的自由电子在外电场作用下重新分布的现象叫做静电感应。(在靠近带电体端感应出异种电荷,在远离带电体端感应出同种电荷)由带电粒子在电场中受力去分析。静电感应可从两个角度来懂得:依据同种电荷相排斥,异种电荷相吸引来说明。也可以从电势的角度来说明,导体中的电子总是沿电势高的方向移动二、电场中的导体1、金属导体的特点:由做热振动的正离子和做无规章热运动的自由电子组成1. 静电感应现象+问题:在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗?是什么作用使金属内的电子定向移动的?此移动始终进行吗? 金属导体内部有电场吗?答:使空间电场重新分布源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动
3、静电平稳状态2. 静电平稳:( 1)定义:发生静电感应时,导体内的自由电子受到电场力作用而定向移动,使导体中的正负电荷重新分布,这时感应的正负电荷产生的附加电场的场可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 1 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -强大小等于外电场,方向相反,使得导体中的合场强为零。导体内的自由电荷不再定向移动的状态,叫做静电平稳状态。0留意:应当留意的是外电场既可以是匀强电
4、场也可以是点电荷的电场。假如是点电荷的电场,要留意不同点的场强往往不同,所以感应电场的不同点也就往往不同。金属导体建立静电平稳状态的时间是短暂的。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结( 2)条件: E内特点 :EE =0。EEE 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结( 1)内部的电场到处为零。即内0=0。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结( 2)导体表面任何一点的场强方向都跟表面垂直,即电场线与导体表面垂直。( 3)带电导体的静电荷只能分布在外导体表面上,且表面的电荷分布与表面弯曲半径有关,尖端部分电荷密度大,该处的场强也大。理论证明:中性导体带电后,由于
5、同种电荷相互排斥,净电荷只能分布在表面反证法:如内部有自由电荷,就内部场强不为0,导体就不是处于静电平稳状态( 4)导体是一个等势体,表面是一个等势面+发生静电感应后的导体,两端面显现等量感应电荷,感应电荷产生一个附加电场E 附,这个 E 附与原电场方向相反,当E 附增到与原电场等大时, (即 E 附与 E 外),合场强为零,自由电子定向移动停止,这时的导体处于静电平平稳状态。留意:这没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动,内部的电子仍在做无规章的运动。( 5)内部场强到处为零,电场线在导体内部中断。导体内部的电场强度是外加电场和感应电荷产生电场这两种电场叠加的结果( 6)整个导体是等势体,表
6、面是个等势面。导体表面上任意两点间电势差为零。(由于假如导体中某两点电势不相等,这两点就有电势差,那么电荷就会定向运动)( 7)表面上任何一点的场强方向都跟该点表面垂直。(由于假如内部场强不为零,就内部电荷会做定向运动,那么就不是静电平稳状态了)( 8)净电荷分布在导体的外表面,内部没有净电荷曲率半径小的的方,面电荷密度大,电场强,这是避雷针的原理。二、静电屏蔽1、定义:静电感应可使金属网罩或金属内的场强为零,遮拦住了外界电场对它们的影响,这种现象叫静电屏蔽。2、静电屏蔽包括两种情形( 1)壳内空间的场壳内空间无带电体的情形:不论壳外带电体情形如何,壳内空间各点场强必定为零。壳内空间有带电体的
7、情形:这时壳内空间将因壳内带电体的存在而显现电场。壳的内壁也会显现电荷分布,但是可以证明:这一电场只由壳内带电体及壳的内壁外形打算而与壳外情形无关。也就是说,壳外电荷对壳内电场仍无影响。( 2)壳外空间的场壳外空间无带电体的情形:直观说明:壳外壁的感生电荷全部沿接的线流入大的(负),因此它们在壳外激发的场强不复存在。壳外空间有带电体的情形:综上述:封闭导体壳(不论接的与否)内部电场不受壳外电荷的影响,接的封闭导体壳外部分电场不受壳内电荷的影响。记忆方法: 1、(网)外不影响(网)内。2、(网)接的, (网)内不影响(网)外。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 -
8、 - - - - - - - - -第 2 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -留意:静电屏蔽不是金属网罩把电场拦住,而是金属网罩感应电荷的电场与原电场叠加,合场强为零。三、尖端放电导体尖端的电荷特殊密集,尖端邻近的电场特殊强,就会发生尖端放电强电场作用下,物体尖锐部分发生的一种放电现象称为尖端放电, 他属于一种电晕放电。他的原理是物体尖锐处曲率大,电力线密集,因而电势梯度大,致使其邻近部分气体被击穿而发生放电。假如物体尖端在暗处或放电特殊剧烈,这时往往可
9、以看到它四周有浅蓝色的光晕.通常情形下,空气是不导电的,但是假如电场特殊强,空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力,有可能被“撕”开,这个现象叫做空气的电离。由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷,空气就可以导电了,空气电离后产生的负电荷就是负离子,失去原子的电荷带正电,叫做正离子。(对孤立导体)导体表面有电荷积累时,电荷密度与导体表面的外形有关。在凹的部位电荷密度接近零,在平缓的部位小,在尖的部位最大。当电荷密度达到肯定的量值后,电荷产生的电场会很大,以至于把空气击穿(电离),空气中的与导体带电相反的离子会与导体的电荷中和,显现放电火花,并能听到放电声。如高压线有轮廓的的方,就会显现尖
10、端放电。由于接到电源上,它一边放电,一边不停的供应放电需要的电荷,这种放电会连续下去。避雷针是另外一个好的例子。高大建筑物上安装避雷针,当带电云层靠近建筑物时,建筑物会感应上与云层相反的电荷,这些电荷会集合到避雷针的尖端,达到肯定的值后便开头放电,这样不停的将建筑物上的电荷中和掉,永久达不到会使建筑物遭到损坏的剧烈放电所需要的电荷。雷电的实质是2 个带电体间的剧烈的放电,在放电的过程中有庞大的能量放出。建筑物的另外一端与大的相连,与云层相同的电荷就流入大的。明显,要是避雷针起作用,必需保证尖端的尖锐和接的通路的良好,一个接的通路损坏的避雷针将使建筑物遭受更大的缺失。科学原理在强电场作用下,物体
11、表面曲率大的的方 如尖锐、细小物的顶端 ,等电位面密,电场强度剧增,致使它邻近的空气被电离而产愤怒体放电,此现象称电晕放电。尖端放电为电晕放电的一种,专指尖端邻近空气电离而产愤怒体放电的现象。故要观看尖端放电的现象,除了要有足够高的电压外,仍必需有适当的外形协作,才简单做到。尖端效应的产生特点1. 在导体的带电量及其四周环境相怜悯形下, 导体尖端越尖, 尖端效应越明显。这是由于尖端越尖, 曲率越小, 面电荷密度越高, 其邻近场强也就越强。在同一导体上,与曲率小的部位相比,曲率大的部位就是尖端。因此, 设备的边. 棱 . 角相对于平滑表面, 管道的喷嘴相对于管线,细导线相对于粗导线, 人的手指相
12、对于背部等等, 前者都可认为是尖端, 都简单产生尖端效应。而且, 即使带电体没有尖端,而与之相邻近的接的导体具有尖端,它们之间也会产生尖端效应。此时, 由于静电感应, 在接的体的尖端处会感应出异性电荷, 并简单与带电体之间发生放电。2.尖端放电的形式 主要有电晕放电和火花放电两种。在导体带电量较小而尖端又较尖时, 尖端放电多为电晕型放电。这种放电只在尖端邻近局部区域内进行, 使这部分区域的空气电离, 并伴有柔弱的荧光和嘶嘶声。因放 电能量较小, 这种放电一般不会成为易燃易爆物品的引火源 , 但可引起其它危害。在导体带电量较大 电位较高时, 尖端放电多为火花型放电。这种放电伴有剧烈的发光和破坏声
13、响, 其电离区域由尖端扩展至接的体 或放电体, 在两者之间形成放电通道。由于这种放电的能量较大, 所以其引燃引爆及引起人体电击的危急性较大。3.火花型尖端放电随两极间距的减小而更易发生。这可由击穿电压随极间距离的减小而下降来说明。4.尖端放电的发生仍与四周环境情形有关。环境温度越高越 简单放电。由于温度越高,电子和离子的动能越大, 就更简单发生电离。另外, 环境湿度越低越简单放电。围为湿度高时空气中水分子增多, 电子与水分子碰撞机会增多, 碰后形成活动才能很差的负离子, 使碰撞能量减弱。再者,气压越低越简单放电。由于气压越低气体分子间距越大, 电子或离子的平均自由 程越 大 , 加速时间越长,
14、 动能越大, 更简单发生碰撞电离。尖端效应的危害1. 引起火灾爆炸。如上所述, 由于火花型尖端放电的放电能量较大, 因此很简单引起易燃易爆混合物的燃烧和爆炸, 造成重大人身伤亡和财产缺失。2. 阻碍生产, 损坏设备。火花型及电晕型尖端放电都会对生产过程造成不同程度的阻碍,乃至损坏设备。3. 静电尖端放电也可造成人体 电击。尖端放电的应用一般的电子打火装置,避雷针,仍有工业烟囱除尘的装置都是运用了尖端放电的原理。高大建筑物上都会安装避雷针,当带电云层靠近建筑物时,建筑物会感应上与云层相反的电荷,这些电荷会集合到避雷针的尖端,达到肯定的值后便开头放电,这样不停的将建筑物上的电荷中和掉,永久达不到会
15、使建筑物遭到损坏的剧烈放电所需要的电荷。雷电的实质是2 个带电体间的可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页,共 8 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -剧烈的放电,在放电的过程中有庞大的能量放出。建筑物的另外一端与大的相连,与云层相同的电荷就流入大的。明显,要是避雷针起作用,必需保证尖端的尖锐和接的通路的良好,一个接的通路损坏的避雷针将使建筑物遭受更大的缺失。四、静电应用1 、静电除尘器:静
16、电除尘是利用静电场的作用, 使气体中悬浮的尘粒带电而被吸附,并将尘粒从烟气中分别出来而将其去除。2 、静电分别机 提纯工业原料 3 、静电感应卸料器 4 、静电复印、印刷技术:利用光电导敏锐材料在曝光时按影像发生电荷转移而存留静电潜影,经肯定的干法显影、影像转印和定影而得到复制件。5、静电喷涂:利用静电吸附作用将聚合物涂料微粒涂敷在接的金属物体上,然后将其送入烘炉以形成厚度匀称的涂层。6、静电纺纱:在纺纱过程中利用静电场对纤维的作用力,使纤维得到伸直、排列和凝结,并在自由端须条加拈时起到平稳的作用,使纺纱能连续进行。7 、静电植绒:利用静电场作用力使绒毛极化并沿电场方向排列,同时被吸着在涂有粘
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