高中物理 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用課件3 新人教版選修3

1、 -E置于電場中的導(dǎo)體，自由電荷受電場力作用，置于電場中的導(dǎo)體，自由電荷受電場力作用，將發(fā)生定向移動。將發(fā)生定向移動。一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場 -E在導(dǎo)體兩端，積聚等量異種電荷，即靜電感應(yīng)在導(dǎo)體兩端，積聚等量異種電荷，即靜電感應(yīng)現(xiàn)象。現(xiàn)象。 -E感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電場感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電場E，與原電場疊，與原電場疊加。只要內(nèi)部合場強(qiáng)不為零，自由電子就會繼加。只要內(nèi)部合場強(qiáng)不為零，自由電子就會繼續(xù)做定向移動。續(xù)做定向移動。E -E當(dāng)內(nèi)部合場強(qiáng)為零時(shí)，即當(dāng)內(nèi)部合場強(qiáng)為零時(shí)，即E=E時(shí)，電荷不再時(shí)，電荷不再發(fā)生定向移動。發(fā)生定向移動。E=E EE內(nèi)內(nèi)=0靜電平

2、衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場u導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零u導(dǎo)體是等勢體導(dǎo)體是等勢體, ,表面為等勢面表面為等勢面u導(dǎo)體外部表面附近場強(qiáng)方向與導(dǎo)體外部表面附近場強(qiáng)方向與該點(diǎn)的表面垂直該點(diǎn)的表面垂直若不為零若不為零會出現(xiàn)何會出現(xiàn)何現(xiàn)象現(xiàn)象? ?若不垂直若不垂直會出現(xiàn)何會出現(xiàn)何現(xiàn)象現(xiàn)象? ?O靜電平衡狀態(tài)靜電平衡狀態(tài)為什么為什么會如此會如此? ?1 1、處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強(qiáng)處、處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零。處為零。2 2、處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢體，、處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢體，它的表面是個(gè)等勢面。它的表面是個(gè)等勢面。3

3、 3、導(dǎo)體外表面處場強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直。、導(dǎo)體外表面處場強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直。5 5、對于一孤立的帶電導(dǎo)體，內(nèi)部場強(qiáng)為零的本、對于一孤立的帶電導(dǎo)體，內(nèi)部場強(qiáng)為零的本質(zhì)是：導(dǎo)體表面所帶全部電荷在內(nèi)部任一處產(chǎn)生質(zhì)是：導(dǎo)體表面所帶全部電荷在內(nèi)部任一處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和為零。的電場強(qiáng)度的矢量和為零。靜電平衡的特點(diǎn)（小結(jié)）靜電平衡的特點(diǎn)（小結(jié)）地球是一個(gè)極大的導(dǎo)體，可以認(rèn)地球是一個(gè)極大的導(dǎo)體，可以認(rèn)為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個(gè)等勢體。這是我們可以選大一個(gè)等勢體。這是我們可以選大地做零電勢體的一個(gè)原因。地做零電勢體的一個(gè)原因。二、導(dǎo)體上電荷的分布二、導(dǎo)體上電荷

4、的分布研究靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的電荷研究靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的電荷u現(xiàn)象現(xiàn)象: :甲甲:A:A的箔片張角逐漸增大的箔片張角逐漸增大乙乙:A:A的箔片始終沒有張開的箔片始終沒有張開u結(jié)論結(jié)論: : 導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷, ,電荷分布在導(dǎo)體電荷分布在導(dǎo)體的外表面的外表面導(dǎo)體表面越尖銳的位置電荷越密集導(dǎo)體表面越尖銳的位置電荷越密集, ,凹陷的位置幾乎沒有電荷凹陷的位置幾乎沒有電荷為什么為什么? ?為什么為什么? ?法拉第圓筒法拉第圓筒 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)均勻球形導(dǎo)體均勻球形導(dǎo)體1 1、導(dǎo)體內(nèi)沒有電荷、導(dǎo)體內(nèi)沒有電荷, ,電荷只分布在導(dǎo)電荷只分布在導(dǎo)體的表面。體的表面。2 2、在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，

5、、在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。電荷的密度越大。導(dǎo)體上電荷的分布小結(jié)導(dǎo)體上電荷的分布小結(jié) 1 1空氣的電離空氣的電離 強(qiáng)電場使空氣分子中正負(fù)電荷分離強(qiáng)電場使空氣分子中正負(fù)電荷分離的現(xiàn)象叫做空氣的電離。的現(xiàn)象叫做空氣的電離。 2 2尖端放電尖端放電 在強(qiáng)電場作用下，物體尖端部分發(fā)生在強(qiáng)電場作用下，物體尖端部分發(fā)生的一種放電現(xiàn)象稱為尖端放電。的一種放電現(xiàn)象稱為尖端放電。在強(qiáng)電場作用下，物體曲率大的地方在強(qiáng)電場作用下，物體曲率大的地方( (如尖銳、如尖銳、細(xì)小的頂端，彎曲很厲害處細(xì)小的頂端，彎曲很厲害處) )附近，等電位面密，附近，等電位面密，電場強(qiáng)度劇增，致使這里空氣被電離而產(chǎn)生氣體電

6、場強(qiáng)度劇增，致使這里空氣被電離而產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象，稱為電暈放電而尖端放電為電暈放放電現(xiàn)象，稱為電暈放電而尖端放電為電暈放電的一種，專指尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放電的一種，專指尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放電的現(xiàn)象電的現(xiàn)象三、尖端放電三、尖端放電尖端放電尖端放電導(dǎo)體尖端電荷密度大導(dǎo)體尖端電荷密度大尖端周圍電場強(qiáng)尖端周圍電場強(qiáng)空氣中殘留帶電粒子劇烈運(yùn)動空氣中殘留帶電粒子劇烈運(yùn)動空氣電離空氣電離正負(fù)電荷奔向異種電荷正負(fù)電荷奔向異種電荷尖端失去電荷尖端失去電荷尖端放電尖端放電應(yīng)用應(yīng)用: :避雷針避雷針閃電防護(hù)閃電防護(hù) 雷鳴電閃時(shí)在室外的人，為防雷擊，應(yīng)當(dāng)雷鳴電閃時(shí)在室外的人，為防雷擊，應(yīng)當(dāng)遵從四條原則

7、遵從四條原則 一是人體應(yīng)盡量降低自己，以免作為凸出一是人體應(yīng)盡量降低自己，以免作為凸出尖端而被閃電直接擊中，所以人長得高還尖端而被閃電直接擊中，所以人長得高還是一件非常痛苦的事情是一件非常痛苦的事情 二是人體與地面的接觸面要盡量縮小以防二是人體與地面的接觸面要盡量縮小以防止因止因“跨步電壓跨步電壓”造成傷害所謂跨步電造成傷害所謂跨步電壓是雷擊點(diǎn)附近，兩點(diǎn)間很大的電位差，壓是雷擊點(diǎn)附近，兩點(diǎn)間很大的電位差，如若人的兩腳分得很開，分別接觸相距遠(yuǎn)如若人的兩腳分得很開，分別接觸相距遠(yuǎn)的兩點(diǎn)，則兩腳間便形成較大的電位差，的兩點(diǎn)，則兩腳間便形成較大的電位差，有強(qiáng)電流通過人體使人受傷害有強(qiáng)電流通過人體使人受

8、傷害閃電防護(hù)閃電防護(hù) 第三是不可到孤立大樹下和無避雷裝第三是不可到孤立大樹下和無避雷裝置的高大建筑體附近，不可手持金屬置的高大建筑體附近，不可手持金屬體高舉頭頂體高舉頭頂 第四是不要進(jìn)水中，因水體導(dǎo)電好，第四是不要進(jìn)水中，因水體導(dǎo)電好，易遭雷擊易遭雷擊 總之，應(yīng)當(dāng)?shù)捷^低處，雙腳合攏地站總之，應(yīng)當(dāng)?shù)捷^低處，雙腳合攏地站立或蹲下，以減少遭遇雷的機(jī)會立或蹲下，以減少遭遇雷的機(jī)會四、靜電屏蔽四、靜電屏蔽 1 1靜電屏蔽靜電屏蔽 （1 1）空腔導(dǎo)體的特點(diǎn)）空腔導(dǎo)體的特點(diǎn)空腔導(dǎo)體能把外電場擋住，空腔內(nèi)沒空腔導(dǎo)體能把外電場擋住，空腔內(nèi)沒有電場，空腔內(nèi)不受外電場的影響。有電場，空腔內(nèi)不受外電場的影響。 （2

9、2）靜電屏蔽）靜電屏蔽導(dǎo)體殼（金屬網(wǎng)罩）能保護(hù)它所包圍導(dǎo)體殼（金屬網(wǎng)罩）能保護(hù)它所包圍的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外電場的影響，的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等。電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等。超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包含金屬絲的織物制成的。含金屬絲的織物制成的。 兩位英國科學(xué)家08年在倫敦進(jìn)行一次危險(xiǎn)的電力學(xué)表演。其中一名科學(xué)家將把另一位科學(xué)家關(guān)進(jìn)一個(gè)鐵籠子里，然后用數(shù)百萬伏特的電流對其進(jìn)行電擊。 鑒于表演的危險(xiǎn)性，兩名科學(xué)家事先都買好了價(jià)

10、值1200萬英鎊的保險(xiǎn)。 電場如電場如何分布何分布? ?如圖所示在真空中把一絕緣導(dǎo)體如圖所示在真空中把一絕緣導(dǎo)體ABAB向帶負(fù)電的小向帶負(fù)電的小球球P P緩慢的靠近時(shí)，下列說法正確的是（緩慢的靠近時(shí)，下列說法正確的是（ ）A A、B B端的感應(yīng)電荷越來越多端的感應(yīng)電荷越來越多B B、導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)越來越大、導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)越來越大C C、導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在、導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M M點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大于在點(diǎn)產(chǎn)生的場強(qiáng)大于在N N點(diǎn)產(chǎn)點(diǎn)產(chǎn)生的的場強(qiáng)生的的場強(qiáng)D D、導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在、導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M M、N N兩點(diǎn)產(chǎn)生的的場強(qiáng)相等兩點(diǎn)產(chǎn)生的的場強(qiáng)相等MBANP 長為長為L L的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一電荷量為

11、的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一電荷量為+q+q的點(diǎn)電荷放在與棒的左端距離為的點(diǎn)電荷放在與棒的左端距離為R R的地方，如圖的地方，如圖所示。達(dá)到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)所示。達(dá)到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)中點(diǎn)O O處產(chǎn)生的場強(qiáng)有多大？方向如何？處產(chǎn)生的場強(qiáng)有多大？方向如何？ RLO O+q答：答：達(dá)到靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部處處場強(qiáng)為零達(dá)到靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部處處場強(qiáng)為零則則 E感感E源源k(R+L/2)2E感方向與感方向與E源方向相反，即指向點(diǎn)電源方向相反，即指向點(diǎn)電荷荷+q.q本節(jié)主要學(xué)了以下幾個(gè)問題：本節(jié)主要學(xué)了以下幾個(gè)問題： 1 1靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場

12、學(xué)習(xí)了靜電平衡、靜電平衡狀態(tài)的概念，知道靜電平學(xué)習(xí)了靜電平衡、靜電平衡狀態(tài)的概念，知道靜電平衡的條件是導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零。學(xué)習(xí)了靜電平衡導(dǎo)衡的條件是導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零。學(xué)習(xí)了靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)體的特點(diǎn) 2 2導(dǎo)體上電荷的分布導(dǎo)體上電荷的分布 （1 1）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。 （2 2）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。 3 3尖端放電尖端放電 了解了尖端放電現(xiàn)象及其應(yīng)用。了解了尖端放電現(xiàn)象及其應(yīng)用。 4 4靜電屏蔽靜電屏蔽 了解了靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用。了解了靜電屏蔽現(xiàn)

13、象及其應(yīng)用。1 1關(guān)于靜電平衡，下列說法中正確的是關(guān)于靜電平衡，下列說法中正確的是 ( )( ) A A當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體上任意當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)間的電勢一定相等兩點(diǎn)間的電勢一定相等 B B當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，其外表面附近當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，其外表面附近的電場方向一定與導(dǎo)體的表面垂直的電場方向一定與導(dǎo)體的表面垂直 C C絕緣體也有靜電平衡狀態(tài)絕緣體也有靜電平衡狀態(tài) D D達(dá)到靜電平衡時(shí)，電荷分布在導(dǎo)體的外達(dá)到靜電平衡時(shí)，電荷分布在導(dǎo)體的外表面表面ABD2 2在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電器器A A和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體和一個(gè)

14、帶正電荷的空腔導(dǎo)體B B，下列實(shí)，下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開的是驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開的是 ( )( )A A用取電棒用取電棒( (帶絕緣柄的導(dǎo)體棒帶絕緣柄的導(dǎo)體棒) )先跟先跟B B的的內(nèi)壁接觸一下后再跟內(nèi)壁接觸一下后再跟A A接觸接觸B B用取電棒先跟用取電棒先跟B B的外壁接觸一下后再跟的外壁接觸一下后再跟A A接觸接觸C C用絕緣導(dǎo)線把驗(yàn)電器跟取電棒的導(dǎo)體部用絕緣導(dǎo)線把驗(yàn)電器跟取電棒的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與分相連，再把取電棒與B B的內(nèi)壁接觸的內(nèi)壁接觸D D使驗(yàn)電器使驗(yàn)電器A A靠近靠近B BBCD3 3在一個(gè)導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個(gè)電量為在一個(gè)導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個(gè)電量為Q Q的點(diǎn)電

15、荷，用的點(diǎn)電荷，用E E表示球殼外任一點(diǎn)的場表示球殼外任一點(diǎn)的場強(qiáng)，則強(qiáng)，則( )( )A A當(dāng)當(dāng)Q Q在球殼中央時(shí)，在球殼中央時(shí)，E E0 0B B不論不論Q Q在球殼內(nèi)何處，在球殼內(nèi)何處，E E一定為零一定為零C C只有當(dāng)只有當(dāng)Q Q在球心且球殼接地時(shí)，在球心且球殼接地時(shí)，E E0 0D D只要球殼接地，不論只要球殼接地，不論Q Q在球殼內(nèi)何在球殼內(nèi)何處，處，E E一定為零一定為零D4 4一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)正點(diǎn)荷。圖中的哪一個(gè)能正確表示其電場分一個(gè)正點(diǎn)荷。圖中的哪一個(gè)能正確表示其電場分布的情況布的情況 ( )( )B5 5如圖所

16、示，一帶正電的絕緣金屬球殼如圖所示，一帶正電的絕緣金屬球殼A A，頂部開，頂部開孔，有兩只帶正電的金屬球孔，有兩只帶正電的金屬球B B、C C用金屬導(dǎo)線連接，用金屬導(dǎo)線連接，讓讓B B球置于球殼球置于球殼A A的空腔中與內(nèi)表面接觸后又提起到的空腔中與內(nèi)表面接觸后又提起到如圖所示的位置，如圖所示的位置，C C球放在球放在A A球殼外離球殼外離A A球較遠(yuǎn)，待靜球較遠(yuǎn)，待靜電平衡后，正確的說法是電平衡后，正確的說法是 ( ( ) )A AB B、C C球都帶電球都帶電B BB B球不帶電，球不帶電，C C球帶電球帶電C C讓讓C C球接地后，球接地后，B B球帶負(fù)球帶負(fù)電電D DC C球接地后，球接地后，A A球殼空腔球殼空腔中場強(qiáng)為零中場強(qiáng)為零BC6 6有一絕緣空心金屬球有一絕緣空心金屬球A A，帶有，帶有4 410106C6C的的正電荷，一個(gè)有絕緣柄的金屬小球正電荷，一個(gè)有絕緣柄的金屬小球B B，帶有，帶有2 210106C6C的負(fù)電荷，若把的負(fù)電荷，若把B B球跟球跟A A球的內(nèi)壁相球的內(nèi)壁相接觸，如圖所示，則接觸，如圖所示，則B B球上電量為球上電量為C C