教育专题：静电感应现象的应用课件.ppt

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1、第一课时课堂引入课堂引入1 1、电场的最基本的性质是什么？、电场的最基本的性质是什么？对放入其中的电荷有力的作用对放入其中的电荷有力的作用 2 2、金属导体的微观结构又有什么特点呢？、金属导体的微观结构又有什么特点呢？金属导体内部的外层电子与带正电的原金属导体内部的外层电子与带正电的原子核间的相互作用比较弱，故容易脱离且子核间的相互作用比较弱，故容易脱离且在金属内部游离，称为在金属内部游离，称为自由电子自由电子，金属导，金属导体的整体就是体的整体就是由大量的在平衡位置附近做由大量的在平衡位置附近做无规则热振动的正离子和无规则热振动的无规则热振动的正离子和无规则热振动的自由电子组成。自由电子组成

2、。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:导体中的导体中的自由自由电荷电荷由于受到由于受到外电场外电场的作用而的作用而重新重新分布分布的现象叫静电感应现象的现象叫静电感应现象._ _ _ _ _ _ _+思考思考（1 1）将金属导体放入电场中将金属导体放入电场中,导体内的导体内的自由电子怎样移动？自由电子怎样移动？（4 4）最终会出现怎样的现象？）最终会出现怎样的现象？E（3 3）电子的积聚会出现怎样的结果？）电子的积聚会出现怎样的结果？（2 2）自由电子会在什么地方积聚？）自由电子会在什么地方积聚？0E2.静电平衡静电平衡-1 1、导体中自由电荷、导体中自由电荷在

3、电场力作用下将发在电场力作用下将发生定向移动生定向移动.-EEE2 2、导体两端出现导体两端出现感应电荷感应电荷,感应电感应电荷在导体中中产生荷在导体中中产生反方向的附加场反方向的附加场.感应电荷感应电荷.感应电场感应电场0E-E-3 3、感应电荷的电、感应电荷的电场增到与外电场相场增到与外电场相等时，导体内合场等时，导体内合场强为零。自由电荷强为零。自由电荷的定向移动停止的定向移动停止 .静电平衡静电平衡 发生静电感应的导体，当感应电荷产生发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场的附加电场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

4、动，这时时，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。导体所处的状态叫静电平衡状态。EEEE合=02、静电平衡状态静电平衡状态:导体表面和内部导体表面和内部电荷停止定向移电荷停止定向移动动的状态。的状态。3 3、处于静电平衡状态导体的特点：、处于静电平衡状态导体的特点：（1 1）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（2 2）整个导体是一个等势体，表）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面面是一个等势面思考思考：导体处于静电平衡状态时，导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？其表面场强能否如图所示？+-E+-E 结论结论：导体处于静电平衡状态导体处于静电平衡状态时

5、，时，其外部表面附近任何一点的其外部表面附近任何一点的场强方向跟该点的表面垂直场强方向跟该点的表面垂直。处于静电平衡状态导体的特点：处于静电平衡状态导体的特点：（1 1）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（2 2）整个导体是一个等势体，表）整个导体是一个等势体，表 面是一个等势面面是一个等势面（3 3）导体外部电场线与导体表面垂直）导体外部电场线与导体表面垂直导体上电荷的分布导体上电荷的分布法拉第圆筒法拉第圆筒实验实验初态初态：B B带电，带电，A A不带电不带电处于静电平衡状态导体的特点：处于静电平衡状态导体的特点：（1 1）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（2 2

6、）整个导体是一个等势体，表）整个导体是一个等势体，表 面是一个等势面面是一个等势面（3 3）导体外部电场线与导体表面垂直）导体外部电场线与导体表面垂直（4）净电荷只能分布在外表面上，在导体的净电荷只能分布在外表面上，在导体的外表面，越尖锐的位置电荷密度越大，外表面，越尖锐的位置电荷密度越大，凹陷处几乎没有电荷。凹陷处几乎没有电荷。（见课本（见课本P25P25）净电荷净电荷是指导体内正、负电荷中和后所剩下是指导体内正、负电荷中和后所剩下的多余电荷的多余电荷.这里说的净电荷可以是静电感这里说的净电荷可以是静电感应所产生的感应电荷应所产生的感应电荷,也可以是一个孤立的也可以是一个孤立的带电体所带的电

7、荷。带电体所带的电荷。1 1关于静电平衡，下列说法中正确的是关于静电平衡，下列说法中正确的是 A A当导体达到静电平衡时，导体上任意两当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势一定相等点间的电势一定相等 B B当导体达到静电平衡时，其外表面附当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向一定与导体的表面垂直近的电场方向一定与导体的表面垂直 C C绝缘体也有静电平衡状态绝缘体也有静电平衡状态 D D达到静电平衡时，电荷分布在导体的达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面外表面ABD3 3具有一定厚度的空心金属球壳的球具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷，下面中的四个心位置处放一正电荷，

8、下面中的四个图画出了其空间电场的电场线情况，图画出了其空间电场的电场线情况，符合实际情况的是符合实际情况的是()4 4为一空腔球形导体为一空腔球形导体(不带不带电电)，现将一个带正电的小金，现将一个带正电的小金属球放入腔中，当静电平衡属球放入腔中，当静电平衡时，图中时，图中A A、B B、C C三点的场强三点的场强E E和电势和电势的关系是：（的关系是：（)QABcD D5 5：如图所示接地金属球：如图所示接地金属球A A的半径为的半径为R R，球外，球外点电荷的电量为点电荷的电量为Q Q，到球心的距离为，到球心的距离为r r，该点，该点电荷的电场在球心的场强等于多少？电荷的电场在球心的场强等

9、于多少？感应电感应电荷在球心的场强多大？方向如何？荷在球心的场强多大？方向如何？QRrA注意：注意：E E、EE和和E E合合的的区别区别E E由外电场决定，由外电场决定，E=EE=E，E E合合=0=0oE E是点电荷是点电荷Q Q产生的电场（即产生的电场（即外电场），外电场），EE是感应电荷产是感应电荷产生的电场（附加场），生的电场（附加场），E E合合是是两个电场叠加后的合电场两个电场叠加后的合电场处于静电平衡状态导体的特点：处于静电平衡状态导体的特点：（1 1）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（2 2）整个导体是一个等势体，表）整个导体是一个等势体，表 面是一个等势面面是

10、一个等势面（3 3）导体外部电场线与导体表面垂直）导体外部电场线与导体表面垂直（4）净电荷只能分布在外表面上，且在导体净电荷只能分布在外表面上，且在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度越大，表面，越尖锐的位置，电荷密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。凹陷的位置几乎没有电荷。复习回顾：复习回顾：一：静电平衡状态一：静电平衡状态: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的状态。的状态。6 6：带电量分别为：带电量分别为+Q+Q和和-Q-Q的两个点电荷相距的两个点电荷相距为为r r，在两点电荷之间放入一个不带电的导，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，

11、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感应电荷在两点电荷连线中点O O处产生的场处产生的场强大小为多大？方向怎样？强大小为多大？方向怎样？+Q-QO方向水平向左方向水平向左2.2.如图所示，一个原来不带如图所示，一个原来不带电的中空金属球壳，上开一电的中空金属球壳，上开一个小孔，若将一个带负电的个小孔，若将一个带负电的小球放入且不与球壳接触，小球放入且不与球壳接触，则球壳外表面带则球壳外表面带_电，电，内表面带内表面带_电；若用手电；若用手接触一下球壳后球壳内表面接触一下球壳后球壳内表面带带_电，外表面电，外表面_；正正负负正正不带电不带电注意：注意：（1 1）用导线

12、把导体接地或用手触摸导）用导线把导体接地或用手触摸导体时，可把导体和地球看成一个大导体体时，可把导体和地球看成一个大导体（2 2）一般取无穷远处或大地的电势为）一般取无穷远处或大地的电势为零零。7 7.在孤立点电荷在孤立点电荷Q Q的电场中，金属圆盘的电场中，金属圆盘A A处处于静电平衡状态。若金属圆盘平面与点电荷于静电平衡状态。若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，在圆盘在同一平面内，在圆盘A A内内a a、b b、c c三点标出由三点标出由盘上感应电荷形成的盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场附加电场的三条电场线线(用实线表示，要求严格作图用实线表示，要求严格作图)。AQabc8 8.一个带

13、绝缘座的空心金属球一个带绝缘座的空心金属球A A带有带有4 41010-8 8C C的正电荷的正电荷,有绝缘柄的金属小球有绝缘柄的金属小球B B带有带有2 21010-8-8C C的负电荷的负电荷,使使B B球和球和A A球的内壁接触球的内壁接触,如图所示如图所示,则则A A、B B各带电荷量为（各带电荷量为（）A.QA.QA A=10=10-8-8C,QC,QB B=10=10-8-8C C B.QB.QA A=2=21010-8-8C,QC,QB B=0 =0 C.QC.QA A=0,Q=0,QB B=2=21010-8-8C C D.QD.QA A=4=41010-8-8C,QC,QB

14、B=-2=-21010-8-8C CB BAB第二课时学习目标：学习目标：1 1：了解尖端放电现象。：了解尖端放电现象。2 2：了解静电屏蔽现象及其技术上的：了解静电屏蔽现象及其技术上的应用应用尖端放电尖端放电尖端放电的原理是什么？尖端放电的原理是什么？导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子电场特别强，会把空气分子“撞散撞散”，使分，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电正电的

15、离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端荷异号粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫尖端放电。这个现象叫尖端放电。尖端放电尖端放电尖端放电的原理有何应用？尖端放电的原理有何应用？避雷针是利用尖端放电避免雷击的避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施一种设施避雷针避雷针（1 1）避雷针的原理：避雷针的原理：带正（负）电的带正（负）电的云层靠近避雷针时，因同种电荷相互云层靠近避雷针时，因同种电荷相互排斥，异种电荷相吸引，电子由大地排斥，异种电荷相吸引，电子由大地流向避雷针尖端（电

16、子由避雷针尖端流向避雷针尖端（电子由避雷针尖端流向大地），避雷针上端留下异种电流向大地），避雷针上端留下异种电荷，当电荷积累到一定程度时，通过荷，当电荷积累到一定程度时，通过尖端放电，逐渐中和云层中的电荷。尖端放电，逐渐中和云层中的电荷。（2 2）为了更好的应用尖端放电原理中和云为了更好的应用尖端放电原理中和云层中的电荷，避雷针的上端做成几股针尖状层中的电荷，避雷针的上端做成几股针尖状3.3.避雷针避雷针尖端放电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剧烈运动空气中残留带电粒子剧烈运动空气电离空气电离正负电荷奔向异种电荷正负电荷奔向异种电荷尖端

17、失去电荷尖端失去电荷尖端放电尖端放电应用应用:避雷针避雷针尖端放电尖端放电“电风电风”实验（见导学案）实验（见导学案）-+思考思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗空心导体壳内的验电器箔片会张开吗?静电屏蔽静电屏蔽:静电平衡时静电平衡时,空心导体壳可保护空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象其内部区域不受外电场影响的现象.不会不会 因为导体壳内部合场强为零因为导体壳内部合场强为零.静电屏蔽静电屏蔽因场源电荷产生的电场与导体球因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，场强为零，达到静电平衡状态，对内对内实现了屏蔽，实现

18、了屏蔽，其内部区域不其内部区域不受外电场影响受外电场影响对内静电屏蔽对内静电屏蔽静电屏蔽的另一种形式静电屏蔽的另一种形式金属罩金属罩接地接地后，后，地上的自由电地上的自由电子，沿导线向上移动子，沿导线向上移动，把金属，把金属罩外部的正电荷中和，结果，罩外部的正电荷中和，结果，小球的电场被控制在金属罩的小球的电场被控制在金属罩的内部，外部不再受影响。内部，外部不再受影响。当空腔接地时，外表面的感应电荷当空腔接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失，将因接地传给地球，外部电场消失，对外对外起到屏蔽作用，起到屏蔽作用，外部不再受外部不再受腔腔内电场的内电场的影响影响对外静电屏蔽对外静电

19、屏蔽例例1.1.在图所示的实验中，验电器的金属箔会在图所示的实验中，验电器的金属箔会张开的是：（张开的是：（）QQQABC金金 属属网网绝缘底座绝缘底座绝缘底座绝缘底座地面地面BA A图属于内屏蔽，图属于内屏蔽，C C图属于外屏蔽。图属于外屏蔽。注意观察：注意观察：B B图和图和C C图不同。金属网罩一个图不同。金属网罩一个接地，一个不接地。接地，一个不接地。超高压带电作业的工人穿戴的工作超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。服，是用包含金属丝的织物制成的。电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。3 3、三条输电线的上方

20、还有两条导线，与大地、三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。蔽起来，免遭雷击。静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用3 3避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是A A云云层层中中带带的的电电荷荷被被避避雷雷针针通通过过导导线线导导入入大地大地B B避避雷雷针针的的尖尖端端向向云云层层放放电电，中中和和了了云云层层中的电荷中的电荷C C云云层层与与避避雷雷针针发发生生摩摩擦擦，避避雷雷针针上上产产生生的电荷被导入大地的电荷被导入大地D D以上说法都不对以上说法都不对带带电电荷荷的的云云

21、层层靠靠近近避避雷雷针针时时，在在避避雷雷针针尖尖端端感感应应出出与与云云层层相相反反的的静静电电，达达到到一一定定程程度度就就向向空空中中放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击，放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击，AB例例2 2：如图所示，把原来不带电的金属球：如图所示，把原来不带电的金属球壳壳B B的外表面接地，将一带正电的小球的外表面接地，将一带正电的小球A A从从小孔中放入球壳内，但不于小孔中放入球壳内，但不于B B发生接触，发生接触，达到静电平衡后，则：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的内外表面

22、电势相等的内外表面电势相等D D、B B带负电带负电4 4(2010(2010浙浙江江理理综综)请请用用学学过过的的电电学学知知识识判断下列说法正确的是判断下列说法正确的是()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小鸟停在单根高压输电线上会被电死小鸟停在单根高压输电线上会被电死D D打打雷雷时时，呆呆在在汽汽车车里里比比呆呆在在木木屋屋里里要要危险危险B6 6如如右右图图所所示示，在在绝绝缘缘板板上上放放有有一一个个不不带带电电的的金金箔箔验验电电器器A A和和一一个个带带正正电电荷荷的的空空腔腔导

23、导体体B B.下下列列实实验验方方法法中中能能使使验验电器箔片张开的是电器箔片张开的是()A A用用取取电电棒棒C C(带带绝绝缘缘柄柄的的导导体体棒棒)先先跟跟B B的内壁接触一下后再跟的内壁接触一下后再跟A A接触接触B B用用取取电电棒棒C C先先跟跟B B的的外外壁壁接接触触一一下下后后再再跟跟A A接触接触C C用用绝绝缘缘导导线线把把验验电电器器跟跟取取电电棒棒C C的的导导体部分相连，再把取电棒与体部分相连，再把取电棒与B B的内壁接触的内壁接触D D使验电器使验电器A A靠近靠近B BBCD例例4.4.在水平地面上放置的光滑金属板的上在水平地面上放置的光滑金属板的上表面绝缘表面

24、绝缘,在其中心正上方有一带正电在其中心正上方有一带正电Q Q的的金属小球（可视为质点，且不影响原电场）金属小球（可视为质点，且不影响原电场）自左以初速度自左以初速度v v0 0向右运动，则在运动过程向右运动，则在运动过程中（中（）A.A.小球做先减速后加速运动小球做先减速后加速运动B.B.小球做匀速直线运动小球做匀速直线运动C.C.小球受到电场力小球受到电场力的冲量为零的冲量为零D.D.小球受到电场力小球受到电场力做的功为零做的功为零+Qv0B DB D“船到桥头自然直船到桥头自然直”拓变拓变1 1、若此时断开、若此时断开C C与地的连线，与地的连线，B B、C C端带什么电荷？整个导体净余什么电荷？端带什么电荷？整个导体净余什么电荷？整个导体带负电荷整个导体带负电荷负电荷负电荷ABCB B 端带负电荷，端带负电荷，C C 端无净电荷端无净电荷B B端负电荷，端负电荷，C C端无电荷端无电荷1 1、如图所示，、如图所示，A A带正电，带正电，若导体若导体C C端接地，问端接地，问B B、C C端端各带什么电荷？各带什么电荷？拓变拓变2 2、若、若B B端接地，整个导体净余什么电荷？端接地，整个导体净余什么电荷？