高一下学期物理人教版版（2019）必修第三册课件：9.4静电的防止与利用.ppt

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1、1.什么是静电感应？什么是静电感应？2.雷雨天为什么人不要雷雨天为什么人不要 站到山顶上？站到山顶上？一、静一、静电电感感应应：+ABC复复 习习一、静一、静电电感感应应：复复 习习+ABC在外在外电场电场作用下，作用下，导导体内自由体内自由电电荷重新分荷重新分布的布的现现象象.静静电电感感应应：复复 习习+ABCE0二、静电平衡二、静电平衡E0-1.导体中自由电荷在电场力导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动作用下将发生定向移动.二、静电平衡二、静电平衡-E0-1.导体中自由电荷在电场力导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动作用下将发生定向移动.EEE2.导体两端出现感应电荷，感应电

2、荷导体两端出现感应电荷，感应电荷在导体中中产生反方向的附加场在导体中中产生反方向的附加场.二、静电平衡二、静电平衡3.感应电荷的电场增到与外电场感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自相等时，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止由电荷的定向移动停止.E0-E-3.感应电荷的电场增到与外电场感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自相等时，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止由电荷的定向移动停止.4.静电平衡：导体中无电静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态，就叫荷定向移动的状态，就叫静电平衡状态静电平衡状态.E0-E-E=0E0EEEE静电平衡静电平衡 发生静电

3、感应的导体，当感应电荷产生的附加电场发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E和原电和原电场场E在导体内叠加为零，即在导体内叠加为零，即E=E时，时，自由电荷停止定向移动，自由电荷停止定向移动，这这时导体所处的状态叫时导体所处的状态叫静电平衡状态。静电平衡状态。EEEE合合=0静电平衡静电平衡 发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E和原电和原电场场E在导体内叠加为零，即在导体内叠加为零，即E=E时，时，自由电荷停止定向移动，自由电荷停止定向移动，这这时导体所处的状态叫时导体所处的状态叫静电平衡状态。静电平衡状态。三、处于静电平衡状态导体的

4、特点：三、处于静电平衡状态导体的特点：(1)导体内部的场强处处为零导体内部的场强处处为零+-E三、处于静电平衡状态导体的特点：三、处于静电平衡状态导体的特点：(1)导体内部的场强处处为零导体内部的场强处处为零(2)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+-E三、处于静电平衡状态导体的特点：三、处于静电平衡状态导体的特点：(1)导体内部的场强处处为零导体内部的场强处处为零 1.长为长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q的点电荷放的点电荷放在与棒的左端距离为在与棒的左端距离为R的地方，如图所示。达到静电平衡后，棒上的地方，如图所示。达到静电

5、平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点的感应电荷在棒内中点O处产生的场强有多大？方向如何？处产生的场强有多大？方向如何？RLO+q 1.长为长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q的点电荷放的点电荷放在与棒的左端距离为在与棒的左端距离为R的地方，如图所示。达到静电平衡后，棒上的地方，如图所示。达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点的感应电荷在棒内中点O处产生的场强有多大？方向如何？处产生的场强有多大？方向如何？RLO+q答：答：达到静电平衡后导体内部处处场强为零达到静电平衡后导体内部处处场强为零则则 E感感E源源k(R+L/2)2E感方向与感方向与E源方向相反

6、，即指向点电荷源方向相反，即指向点电荷+q.q21-04-29法拉第圆筒实验法拉第圆筒实验.AVI用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁.导体上电荷的分布导体上电荷的分布法拉第圆筒实验法拉第圆筒实验:1212 和外壁接触的小球使验电器箔片张和外壁接触的小球使验电器箔片张开，表明金属筒外壁有电荷分布开，表明金属筒外壁有电荷分布.12法拉第圆筒实验法拉第圆筒实验:12和内壁接触的小球不和内壁接触的小球不能使验电器箔片张开能使验电器箔片张开,表明金属筒内壁没有表明金属筒内壁没有电荷分布电荷分布.法拉第圆筒实

7、验法拉第圆筒实验:三、导体上电荷的分布三、导体上电荷的分布研究静电平衡时导体内部的电荷研究静电平衡时导体内部的电荷法拉第圆筒实验法拉第圆筒实验三、导体上电荷的分布三、导体上电荷的分布研究静电平衡时导体内部的电荷研究静电平衡时导体内部的电荷u结论结论:导体内部没有电荷，电荷分布在导体的外表面导体内部没有电荷，电荷分布在导体的外表面导体表面越尖锐的位置电荷越密集，凹陷的位导体表面越尖锐的位置电荷越密集，凹陷的位置几乎没有电荷置几乎没有电荷法拉第圆筒实验法拉第圆筒实验静电平衡时导体上电荷的分布的特点静电平衡时导体上电荷的分布的特点(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

8、只分布在导体的外表面(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积在导体表面，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的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷四、尖端放电四、尖端放电什么是尖端放电？什么是尖端放电？四、尖端放电四、尖端放电 导体尖端的电荷密度很大，附近的电场特别强，它会导体尖端的电荷密度很大，附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。导致一个重要的后果，就是尖端放电。什么是尖端放电？什么是尖端放电？四、尖端放电四、尖端放电 导体尖端的电荷密度很大，附近的电场特别强，它会导体尖端的电荷密度很大，附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果

9、，就是尖端放电。导致一个重要的后果，就是尖端放电。在在强强电电场场作作用用下下，物物体体曲曲率率大大的的地地方方(如如尖尖锐锐、细细小小的的顶顶端端，弯弯曲曲很很厉厉害害处处)附附近近，等等电电势势面面密密，电电场场强强度度剧剧增增，致致使使这这里里空空气气被被电电离离而而产产生生气气体体放放电电现现象象，称称为为电电晕晕放放电电而而尖尖端端放放电电为为电电晕晕放放电电的的一一种种，专专指指尖尖端端附附近近空空气气电离而产生气体放电的现象电离而产生气体放电的现象什么是尖端放电？什么是尖端放电？四、尖端放电四、尖端放电 在导体尖端附近放一根点燃的蜡烛当我们不断给导体充电在导体尖端附近放一根点燃的

10、蜡烛当我们不断给导体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。在导体尖端附近放一根点燃的蜡烛当我们不断给导体充电在导体尖端附近放一根点燃的蜡烛当我们不断给导体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。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

11、剧烈运动尖端放电尖端放电 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 分子中正负电荷分开分子中正负电荷分开尖端放电尖端放电 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 分子中正负电荷分开分子中正负电荷分开 正负电荷奔向异种电荷正负电荷奔向异种电荷尖端放电尖端放电 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 分子中正负电荷分开分子中正负电荷分开 正负电荷奔向异种电荷

12、正负电荷奔向异种电荷 相当于尖端失去电荷相当于尖端失去电荷尖端放电尖端放电 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 分子中正负电荷分开分子中正负电荷分开 正负电荷奔向异种电荷正负电荷奔向异种电荷 相当于尖端失去电荷相当于尖端失去电荷 尖端放电尖端放电尖端放电尖端放电避雷针避雷针思考思考1：尖端放电在生活中有哪些应用？：尖端放电在生活中有哪些应用？避雷针避雷针燃气灶和燃气热水器的电子点火装置燃气灶和燃气热水器的电子点火装置思考思考1：尖端放电在生活中有哪些应用？：尖端放电在生活中有哪些应用？避雷针避雷针燃气灶和燃气

13、热水器的电子点火装置燃气灶和燃气热水器的电子点火装置针尖针尖形状形状思考思考1：尖端放电在生活中有哪些应用？：尖端放电在生活中有哪些应用？思考思考2：验电器或静电计金属杆上端为什么固定一个金属球而验电器或静电计金属杆上端为什么固定一个金属球而不做成针尖形状？不做成针尖形状？思考思考2：验电器或静电计金属杆上端为什么固定一个金属球而验电器或静电计金属杆上端为什么固定一个金属球而不做成针尖形状？不做成针尖形状？避雷针避雷针 避雷针避雷针是利用是利用尖端放电尖端放电避免雷击的一种设施。避免雷击的一种设施。避雷针避雷针 避雷针避雷针是利用是利用尖端放电尖端放电避免雷击的一种设施。避免雷击的一种设施。它

14、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，用用粗粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触。导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触。避雷针避雷针避雷针避雷针+思考：用金属网罩将验电器罩住，会怎样呢思考：用金属网罩将验电器罩住，会怎样呢?+思考：用思考：用金属网罩金属网罩将验电器罩住，会怎样呢将验电器罩住，会怎样呢?-+思考：空心导体壳内的验电器箔片不会张开，为什么思考：空心导体壳内的验电器箔片不会张开，为什么?-+思考：空心导体壳内的验电器箔片不会张开，为什么思考：空心导体壳内的验电器箔片不会张开，为什么?-+思考：空心导体壳内

15、的验电器箔片不会张开，为什么思考：空心导体壳内的验电器箔片不会张开，为什么?因为导体壳内部合场强为零因为导体壳内部合场强为零.-+思考：空心导体壳内的验电器箔片不会张开，为什么思考：空心导体壳内的验电器箔片不会张开，为什么?静电屏蔽：静电屏蔽：静电平衡时静电平衡时,空心导体壳可保护其内部区域不受外电空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象场影响的现象.因为导体壳内部合场强为零因为导体壳内部合场强为零.21-04-29小孩静电屏蔽小孩静电屏蔽.MPG21-04-29静电屏蔽静电屏蔽.MPG静电平衡的应用：静电屏蔽静电平衡的应用：静电屏蔽21-04-29小鸟静电屏蔽小鸟静电屏蔽.MPG五、静

16、电屏蔽五、静电屏蔽什么是静电屏蔽？什么是静电屏蔽？五、静电屏蔽五、静电屏蔽什么是静电屏蔽？什么是静电屏蔽？五、静电屏蔽五、静电屏蔽什么是静电屏蔽？什么是静电屏蔽？五、静电屏蔽五、静电屏蔽什么是静电屏蔽？什么是静电屏蔽？五、静电屏蔽五、静电屏蔽由于静电感应，可使金属网罩或由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为零，相当于遮金属壳内的场强为零，相当于遮挡了外界电场对它内部的影响，挡了外界电场对它内部的影响，这种现象叫做这种现象叫做静电屏蔽静电屏蔽。什么是静电屏蔽？什么是静电屏蔽？五、静电屏蔽五、静电屏蔽1.静电屏蔽静电屏蔽1.静电屏蔽静电屏蔽(1)空腔导体的特点空腔导体的特点 空腔导体能把外电

17、场挡住，空腔内没有电场，空腔空腔导体能把外电场挡住，空腔内没有电场，空腔内不受外电场的影响。内不受外电场的影响。1.静电屏蔽静电屏蔽(1)空腔导体的特点空腔导体的特点 空腔导体能把外电场挡住，空腔内没有电场，空腔空腔导体能把外电场挡住，空腔内没有电场，空腔内不受外电场的影响。内不受外电场的影响。(2)静电屏蔽静电屏蔽 导体壳（金属网罩）能保护它所包围的区域，使这个导体壳（金属网罩）能保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。区域不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。静电平衡的应用：静电屏蔽静电平衡的应用：静电屏蔽电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。电子仪

18、器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。静电平衡的应用：静电屏蔽静电平衡的应用：静电屏蔽静电平衡的应用：静电屏蔽静电平衡的应用：静电屏蔽 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。物制成的。静电平衡的应用：静电屏蔽静电平衡的应用：静电屏蔽 两位英国科学家两位英国科学家0808年年在伦敦进行一次危险的电在伦敦进行一次危险的电力学表演。其中一名科学力学表演。其中一名科学家将把另一位科学家关进家将把另一位科学家关进一个铁笼子里，然后用数一个铁笼子里，然后用数百万伏特的电流对其进行百万伏特的电流对其进行电击。电击。鉴于表演的危险性

19、，鉴于表演的危险性，两名科学家事先都买好了两名科学家事先都买好了价值价值12001200万英镑的保险。万英镑的保险。静电平衡的应用：静电屏蔽静电平衡的应用：静电屏蔽本节主要学了以下几个问题：本节主要学了以下几个问题：1.静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场 学习了静电平衡、静电平衡状态的概念，知道静电平衡的条件学习了静电平衡、静电平衡状态的概念，知道静电平衡的条件是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导体的特点是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导体的特点2.导体上电荷的分布导体上电荷的分布 (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)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。3.尖端放电尖端放电 了解了尖端放电现象及其应用。了解了尖端放电现象及其应用。4.静电屏蔽静电屏蔽 了解了静电屏蔽现象及其应用。了解了静电屏蔽现象及其应用。小结小结