2019春高中物理第1章靜電場(chǎng)7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用課件新人教版選修3 .ppt

第一章,靜電場(chǎng),7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用,課前預(yù)習(xí),1靜電感應(yīng)現(xiàn)象處于電場(chǎng)中的導(dǎo)體，由于_的作用，電荷出現(xiàn)_的現(xiàn)象。2靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體中(包括表面上)沒有電荷_的狀態(tài)。,靜電平衡狀態(tài),電場(chǎng)力,重新分布,定向移動(dòng),3靜電平衡狀態(tài)的特征(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)_。(2)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，外部表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面_。(3)處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)_，導(dǎo)體的表面為_。,處處為零,垂直,等勢(shì)體,等勢(shì)面,1處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的_。2在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量)_，凹陷的位置_電荷。,導(dǎo)體上電荷的分布,外表面上,越大,幾乎沒有,1電離在導(dǎo)體尖端強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，使空氣分子中的_分離，這種現(xiàn)象叫做空氣的電離。2尖端放電由于導(dǎo)體尖端的_很大，其附近電場(chǎng)_，使周圍中性空氣分子電離，變成帶電離子，這些帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)加速下，會(huì)使更多的空氣分子電離，產(chǎn)生大量的_，與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子被_到尖端，跟尖端上的電荷_，這相當(dāng)于尖端_電荷，這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。,尖端放電,正負(fù)電荷,電荷密度,很強(qiáng),帶電粒子,吸引,中和,失去,3應(yīng)用和防止(1)應(yīng)用：_是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。(2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的_會(huì)減少電能的損失。,避雷針,表面盡量光滑,1定義當(dāng)金屬外殼達(dá)到靜電平衡時(shí)，內(nèi)部_電場(chǎng)，因而金屬的外殼會(huì)對(duì)其_起保護(hù)作用，使它_不受_影響的現(xiàn)象。2應(yīng)用電學(xué)儀器外面有_，野外高壓線上方還有_與大地相連，都是利用靜電屏蔽現(xiàn)象消除外電場(chǎng)的影響。,靜電屏蔽,沒有,內(nèi)部,內(nèi)部,外部電場(chǎng),金屬殼,兩條導(dǎo)線,判一判(1)靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再運(yùn)動(dòng)。()(2)靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零。()(3)靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體電勢(shì)為零。()(4)靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部表現(xiàn)為電中性。電荷都分布在外表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷。()(5)一個(gè)孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場(chǎng)中，處于靜電平衡狀態(tài)，不具有靜電平衡的特點(diǎn)。(),選一選(多選)夏季，在雷云形成的過程中，由于摩擦起電一些云層帶正電，另一些云層帶負(fù)電，它們對(duì)大地的靜電感應(yīng)使地面產(chǎn)生異種電荷。當(dāng)云層與云層間或云層與地面間的“電勢(shì)差”達(dá)到幾萬伏以上時(shí)，空氣被擊穿，暴發(fā)電閃雷鳴。假如在戶外我們?cè)庥隼纂?，下列防雷措施可行的?)A在大樹下避雷雨B停留在山頂、山脊的涼亭等地方避雷雨C不要快速開摩托、快騎自行車和在雨中狂奔D在空曠地帶，最好關(guān)掉手機(jī)電源,CD,解析：表面具有突出尖端的導(dǎo)體，在尖端的電荷分布密度很大，使得其周圍電場(chǎng)很強(qiáng)，就可能使其周圍的空氣發(fā)生電離而引發(fā)尖端放電。因此不要在大樹下避雨；別停留在山頂、山脊的涼亭等地方；快速開摩托、快騎自行車和在雨中狂奔，身體的跨步越大，電壓就越大，雷電也越容易傷人；在空曠地帶使用手機(jī)通話，手機(jī)很有可能成為閃電的放電對(duì)象。,想一想你知道家用電視機(jī)、收音機(jī)外殼的制作材料為何一般是塑料，而不用金屬的主要原因嗎？解析：若用金屬制作家用電視機(jī)、收音機(jī)外殼，用電器的金屬外殼就形成靜電屏蔽，電磁信號(hào)就難以被電視機(jī)、收音機(jī)這類電磁波接收器接收，電視機(jī)、收音機(jī)就不能正常工作。,課內(nèi)探究,如圖所示，當(dāng)一個(gè)帶電體靠近不帶電導(dǎo)體時(shí)，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受到靜電力的作用，將向著與電場(chǎng)相反的方向定向移動(dòng)，從而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，這就是前面學(xué)習(xí)的靜電感應(yīng)現(xiàn)象。(1)這種定向移動(dòng)是無休止的嗎？(2)電荷的移動(dòng)對(duì)導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)有影響嗎？(3)你能在圖中畫出等勢(shì)面嗎？提示：(1)不是(2)有(3)能(圖略),探究一對(duì)靜電平衡及其特點(diǎn)的理解,1,1靜電平衡實(shí)質(zhì)(1)在達(dá)到靜電平衡的過程中，外電場(chǎng)引起導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動(dòng)使導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外電場(chǎng)方向相反，使合場(chǎng)強(qiáng)減小，隨著感應(yīng)電荷的繼續(xù)增加，合場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，直至合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷的定向移動(dòng)停止。(2)靜電平衡的條件：導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)為零，即E合0。,特別提醒：(1)一個(gè)孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場(chǎng)中，處于靜電平衡狀態(tài)，具有靜電平衡的所有特點(diǎn)。(2)人與大地都是導(dǎo)體，在人摸(觸)導(dǎo)體的過程中，帶電體、人、大地組成一個(gè)新導(dǎo)體，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。,BCD,A由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面帶正電B由于靜電感應(yīng)，金屬板右側(cè)表面帶負(fù)電，左側(cè)表面不帶電C整個(gè)導(dǎo)體，包括表面上的a、b兩點(diǎn)，是一個(gè)等勢(shì)體，且電勢(shì)等于零,Da、b兩點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，且a、b兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向相同,解題指導(dǎo)：正確理解處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)是處理此類問題的關(guān)鍵。解析：金屬板左側(cè)接地，金屬板與地球形成了一個(gè)導(dǎo)體，金屬板相當(dāng)于近端，而地球相當(dāng)于遠(yuǎn)端，根據(jù)感應(yīng)電荷“近異遠(yuǎn)同”的分布特點(diǎn)，A錯(cuò)，B對(duì)；由處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)可知，a、b兩點(diǎn)電勢(shì)相等，接地后電勢(shì)等于零，C對(duì)；金屬板是一個(gè)等勢(shì)體，電場(chǎng)線垂直于金屬板表面向左，所以a、b兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向相同，D對(duì)。,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1(多選)(2016浙江寧波鎮(zhèn)海中學(xué)高二上學(xué)期期中)如圖所示，在水平放置的光滑接地金屬板中點(diǎn)的正上方，有帶正電的點(diǎn)電荷Q，一表面絕緣帶正電的金屬球(可視為質(zhì)點(diǎn)，且不影響原電場(chǎng))自左以速度v0開始在金屬板上向右運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中()A小球做先減速后加速運(yùn)動(dòng)B小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)C點(diǎn)電荷Q對(duì)小球的庫侖力不做功D電場(chǎng)力對(duì)小球先做正功后做負(fù)功,BC,解析：金屬板在Q的電場(chǎng)中達(dá)到靜電平衡時(shí)，金屬板是一個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面，表面的電場(chǎng)線與表面垂直，小球所受電場(chǎng)力與金屬板表面垂直，在金屬板上向右運(yùn)動(dòng)的過程中，電場(chǎng)力方向與位移方向垂直，對(duì)小球不做功，根據(jù)動(dòng)能定理得知，小球的動(dòng)能不變，速度不變，所以小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故選BC。,飛機(jī)在云層與云層之間飛行或起飛、著陸時(shí)都有可能遭遇雷擊。但是當(dāng)飛機(jī)遭遇雷擊時(shí)，電流可以從雷電云達(dá)到飛機(jī)頭部，縱向流過機(jī)身外殼，最后從機(jī)尾凌空打到地上或從其中一機(jī)翼打過另一機(jī)翼，橫向流過機(jī)身，但不管怎樣，閃電都只會(huì)沿著飛機(jī)外殼流過，而不會(huì)進(jìn)入機(jī)內(nèi)對(duì)乘客造成傷害，你知道這是為什么嗎？提示：飛機(jī)外殼是金屬材料的，它會(huì)在雷擊時(shí)形成靜電屏蔽，保護(hù)飛機(jī)內(nèi)的乘客。,探究二對(duì)靜電屏蔽的理解,2,1靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)靜電屏蔽實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)的感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)矢量和為零，好像是金屬殼將外電場(chǎng)“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場(chǎng)并存，矢量和為零而已。,2靜電屏蔽的兩種情況(1)金屬殼內(nèi)部不受外部影響如圖：把驗(yàn)電器靠近帶電體，箔片會(huì)張開，但如果把驗(yàn)電器置于金屬網(wǎng)罩內(nèi)，再靠近帶電體，箔片不再張開，說明網(wǎng)罩內(nèi)不受外電場(chǎng)的影響。,(2)接地的封閉導(dǎo)體殼，內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)外部沒有影響如一封閉的導(dǎo)體殼內(nèi)部空間某點(diǎn)有一點(diǎn)電荷q。由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷。其電場(chǎng)線如圖(甲)所示，當(dāng)把導(dǎo)體殼接地后，q在殼內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)殼外空間就沒有影響了，如圖(乙)所示。,特別提醒：(1)接地的空腔導(dǎo)體，腔外電場(chǎng)對(duì)腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，腔內(nèi)電場(chǎng)對(duì)腔外空間也不產(chǎn)生影響，即內(nèi)外互不影響。(2)空腔導(dǎo)體不接地，腔外電場(chǎng)對(duì)腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響，腔內(nèi)電場(chǎng)對(duì)腔外空間產(chǎn)生影響。,AD,解題指導(dǎo)：不接地的空腔物體可以屏蔽外界電場(chǎng)，接地的空腔物體可以屏蔽內(nèi)部的電場(chǎng)，其本質(zhì)都是由于外界電場(chǎng)與感應(yīng)電場(chǎng)疊加的結(jié)果，分析中應(yīng)特別注意分清原電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)、感應(yīng)電場(chǎng)以及疊加后的合電場(chǎng)。解析：小紙屑是絕緣體，當(dāng)處于電場(chǎng)中時(shí)，雖不會(huì)像導(dǎo)體一樣出現(xiàn)電荷的定向移動(dòng)，但內(nèi)部的極性分子也會(huì)在電場(chǎng)力的作用下移動(dòng)，使異種電荷一端更靠近施感電荷，因而也會(huì)受到施感電荷的吸引力。A中由于靜電屏蔽，P的電場(chǎng)影響不到導(dǎo)體N的內(nèi)部，即N內(nèi)部無電場(chǎng)，所以S不會(huì)被吸引，A正確。B中N沒有接地，P的電場(chǎng)會(huì)影響到N的外部，即S處有電場(chǎng)，S會(huì)被吸引。C中P和S都處于導(dǎo)體N的外部，S處有電場(chǎng)，會(huì)被吸引。D中N被接地，內(nèi)部電場(chǎng)不影響導(dǎo)體外部，即S處無電場(chǎng)，不會(huì)被吸引，D正確。,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2(多選)如圖所示，電力工作人員在幾百萬伏的高壓線上進(jìn)行帶電作業(yè)，電工全身穿戴帶電作業(yè)用的屏蔽服，屏蔽服是用導(dǎo)電金屬材料與紡織纖維混紡交織成布后再做成的服裝，下列說法正確的是()A采用金屬材料編織的衣服目的是使衣服不易拉破B采用金屬材料編織的衣服目的是利用靜電屏蔽C電工穿上屏蔽服后，體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)為零D電工穿上屏蔽服后，體內(nèi)電勢(shì)為零解析：屏蔽服的作用是在穿用后，使處于高壓電場(chǎng)中的人體外表面各部位形成一個(gè)等勢(shì)屏蔽面，從而防護(hù)人體免受高壓電場(chǎng)及電磁波的危害；等勢(shì)面說明電勢(shì)相等而不是等于0，而電場(chǎng)中的導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度為0，所以BC正確，AD錯(cuò)誤。,BC,素養(yǎng)提升,(1)應(yīng)用：靜電應(yīng)用依據(jù)的物理原理幾乎都是讓帶電的物質(zhì)粒子在電場(chǎng)力的作用下，奔向并吸附到電極上。(2)危害：靜電由于吸附塵埃會(huì)給印刷、合成纖維等工業(yè)生產(chǎn)帶來危害。靜電對(duì)高精密儀器有干擾甚至毀壞作用。靜電的最大危害是有可能因