靜電感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用課件教學(xué)教材

1、第一(dy)課時(shí)第一頁，共51頁。學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.1.通過對靜電場中導(dǎo)體通過對靜電場中導(dǎo)體的自由電荷的自由電荷(z yu (z yu din h)din h)運(yùn)動情況的討運(yùn)動情況的討論，了解靜電平衡的概論，了解靜電平衡的概念。念。2.2.知道處于靜電平衡的知道處于靜電平衡的導(dǎo)體的特征導(dǎo)體的特征第二頁，共51頁。第三頁，共51頁。ABC第四頁，共51頁。思考思考(sko)(sko)（1 1）將金屬導(dǎo)體放入電場中）將金屬導(dǎo)體放入電場中, ,導(dǎo)體內(nèi)的自導(dǎo)體內(nèi)的自由電子怎樣由電子怎樣(znyng)(znyng)移動？移動？（4 4）最終會出現(xiàn)）最終會出現(xiàn)(chxin)(chxin)怎樣的怎樣的

2、現(xiàn)象？現(xiàn)象？ E（3 3）電子的積聚會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？）電子的積聚會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？（2 2）自由電子會在什么地方積聚？）自由電子會在什么地方積聚？第五頁，共51頁。0E2.靜電靜電(jngdin)平衡平衡-1 1、導(dǎo)體中自由電荷、導(dǎo)體中自由電荷在電場力作用在電場力作用(zuyng)(zuyng)下將發(fā)下將發(fā)生定向移動生定向移動. .第六頁，共51頁。-EEE2 2、 導(dǎo)體兩端出現(xiàn)導(dǎo)體兩端出現(xiàn)(chxin)(chxin)感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷, ,感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中中產(chǎn)生反方向的附中產(chǎn)生反方向的附加場加場. .感應(yīng)感應(yīng)(gnyng)(gnyng)電荷電荷. .感應(yīng)感應(yīng)(gnyng)(g

3、nyng)電場電場第七頁，共51頁。0E-E-3 3、感應(yīng)、感應(yīng)(gnyng)(gnyng)電荷的電場增到與電荷的電場增到與外電場相等時(shí)，導(dǎo)外電場相等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場強(qiáng)為零。體內(nèi)合場強(qiáng)為零。自由電荷的定向移自由電荷的定向移動停止動停止 . .第八頁，共51頁。 靜電平衡靜電平衡 發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體，當(dāng)感應(yīng)電荷發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體，當(dāng)感應(yīng)電荷(dinh)(dinh)產(chǎn)生的附加電場產(chǎn)生的附加電場EE和原電場和原電場E E在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即E=EE=E時(shí)，自由電子停止定向移動，這時(shí)導(dǎo)體所處的時(shí)，自由電子停止定向移動，這時(shí)導(dǎo)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。EEEE合=

4、0第九頁，共51頁。3 3、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)(tdin)(tdin)：（1 1）導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零）導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零（2 2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢體，表）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢體，表面是一個(gè)等勢面面是一個(gè)等勢面第十頁，共51頁。思考：導(dǎo)體思考：導(dǎo)體(dot)處于靜電平衡狀處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，其表面場強(qiáng)能否如圖所示？態(tài)時(shí)，其表面場強(qiáng)能否如圖所示？+-E第十一頁，共51頁。+-E 結(jié)論：導(dǎo)體處于靜電平衡結(jié)論：導(dǎo)體處于靜電平衡(pnghng)狀態(tài)時(shí)，其外部狀態(tài)時(shí)，其外部表面附近任何一點(diǎn)的場強(qiáng)方表面附近任何一點(diǎn)的場強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直。向跟該點(diǎn)的表面垂直。第

5、十二頁，共51頁。處于靜電平衡狀態(tài)處于靜電平衡狀態(tài)(zhungti)(zhungti)導(dǎo)體的導(dǎo)體的特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1 1）導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零）導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零（2 2）整個(gè)導(dǎo)體）整個(gè)導(dǎo)體(dot)(dot)是一個(gè)等勢體是一個(gè)等勢體，表，表 面是一個(gè)等勢面面是一個(gè)等勢面（3）導(dǎo)體外部(wib)電場線與導(dǎo)體表面垂直第十三頁，共51頁。法拉第圓筒法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)初態(tài)：初態(tài)：B B帶電帶電(di din)(di din)，A A不帶電不帶電(di (di din)din)第十四頁，共51頁。處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：（1 1）導(dǎo)體內(nèi)部）導(dǎo)體內(nèi)部(nib)(nib

6、)的場強(qiáng)處處為的場強(qiáng)處處為零零（2 2）整個(gè)）整個(gè)(zhngg)(zhngg)導(dǎo)體是一個(gè)等導(dǎo)體是一個(gè)等勢體，表勢體，表 面是一個(gè)等勢面面是一個(gè)等勢面（3）導(dǎo)體外部電場線與導(dǎo)體表面(biomin)垂直（4）第十五頁，共51頁。第十六頁，共51頁。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)體上任意兩點(diǎn)當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)間的電勢一定相等間的電勢一定相等(xingdng)(xingdng) 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

7、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ABD第十七頁，共51頁。 3 3具有一定厚度的空心金屬球殼的球心具有一定厚度的空心金屬球殼的球心位置處放一正電荷，下面中的四個(gè)圖畫出位置處放一正電荷，下面中的四個(gè)圖畫出了其空間了其空間(kngjin)(kngjin)電場的電場線情況，電場的電場線情況，符合實(shí)際情況的是符合實(shí)際情況的是( () )第十八頁，共51頁。QABcCBACBAEEEA.CBACBAEEEB.CBACBAEEEC.CBABCAEEED.第十九頁，共51頁。5 5：如圖所示接地金屬球：如圖

8、所示接地金屬球A A的半徑為的半徑為R R，球外點(diǎn)電，球外點(diǎn)電荷的電量為荷的電量為Q Q，到球心的距離為，到球心的距離為r r，該點(diǎn)電荷的電，該點(diǎn)電荷的電場在球心的場強(qiáng)等于多少？感應(yīng)電荷在球心的場場在球心的場強(qiáng)等于多少？感應(yīng)電荷在球心的場強(qiáng)多大？方向強(qiáng)多大？方向(fngxing)(fngxing)如何？如何？QRrA方向沿QO指向O,rQkE感應(yīng)電荷無關(guān)點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的場強(qiáng)與:解2EE注意注意(zh y)(zh y)：E E、EE和和E E合的合的區(qū)別區(qū)別E E由外電場決定，由外電場決定，E=EE=E，E E合合=0=0oE E是點(diǎn)電荷是點(diǎn)電荷Q Q產(chǎn)生產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)的

9、電場（即外電場），的電場（即外電場），EE是感是感應(yīng)電荷產(chǎn)生應(yīng)電荷產(chǎn)生(chnshng)(chnshng)的電的電場（附加場），場（附加場），E E合是兩個(gè)電合是兩個(gè)電場疊加后的合電場場疊加后的合電場第二十頁，共51頁。處于處于(chy)(chy)靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：（1 1）導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零）導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零（2 2）整個(gè)導(dǎo)體）整個(gè)導(dǎo)體(dot)(dot)是一個(gè)等勢是一個(gè)等勢體，表體，表 面是一個(gè)等勢面面是一個(gè)等勢面（3）導(dǎo)體(dot)外部電場線與導(dǎo)體(dot)表面垂直（4）復(fù)習(xí)回顧：復(fù)習(xí)回顧： 第二十一頁，共51頁。6 6：帶電量分別為：帶電量分別為

10、+Q+Q和和-Q-Q的兩個(gè)點(diǎn)電荷相距的兩個(gè)點(diǎn)電荷相距(xingj)(xingj)為為r r，在兩點(diǎn)電荷之間放入一個(gè)不，在兩點(diǎn)電荷之間放入一個(gè)不帶電的導(dǎo)體棒，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電帶電的導(dǎo)體棒，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后，感應(yīng)電荷在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)平衡后，感應(yīng)電荷在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O O處產(chǎn)處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為多大？方向怎樣？生的場強(qiáng)大小為多大？方向怎樣？+Q-QOEEE 2212221rQ8kEEErQ4k)2r(QkEE解:方向方向(fngxing)水水平向左平向左第二十二頁，共51頁。第二十三頁，共51頁。注意：注意：（1 1）用導(dǎo)線把導(dǎo)體接地或用手觸摸導(dǎo)體時(shí)）用導(dǎo)線把導(dǎo)體接地或用手觸

11、摸導(dǎo)體時(shí)，可把導(dǎo)體和地球，可把導(dǎo)體和地球(dqi)(dqi)看成一個(gè)大導(dǎo)體看成一個(gè)大導(dǎo)體（2 2）一般取無窮遠(yuǎn)處或大地的電勢為零。）一般取無窮遠(yuǎn)處或大地的電勢為零。第二十四頁，共51頁。AQabc第二十五頁，共51頁。AB第二十六頁，共51頁。第二(d r)課時(shí)第二十七頁，共51頁。學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)(xux)(xux)目標(biāo)：目標(biāo)：1 1：了解：了解(lioji)(lioji)尖端放電現(xiàn)象。尖端放電現(xiàn)象。2 2：了解：了解(lioji)(lioji)靜電屏蔽現(xiàn)象及其靜電屏蔽現(xiàn)象及其技術(shù)上的應(yīng)用技術(shù)上的應(yīng)用第二十八頁，共51頁。尖端放電尖端放電(jin dun fn din)尖端放電尖端放電(jin du

12、n fn din)的原理是什么？的原理是什么？導(dǎo)體尖銳部位的電荷特別密集，尖端附近的導(dǎo)體尖銳部位的電荷特別密集，尖端附近的電場特別強(qiáng)，會把空氣分子電場特別強(qiáng)，會把空氣分子(fnz)“(fnz)“撞散撞散”，使分子，使分子(fnz)(fnz)中的正負(fù)電荷分離，這種現(xiàn)中的正負(fù)電荷分離，這種現(xiàn)象叫電離。象叫電離。中性的分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和帶中性的分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和帶正電的離子，這些帶電的粒子與導(dǎo)體尖端的電正電的離子，這些帶電的粒子與導(dǎo)體尖端的電荷異號粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端荷異號粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷上的電荷中和

13、，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷。這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。第二十九頁，共51頁。尖端放電尖端放電(jin dun fn din)尖端放電的原理尖端放電的原理(yunl)有何有何應(yīng)用？應(yīng)用？避雷針是利用尖端放電避免避雷針是利用尖端放電避免(bmin)雷擊的一種設(shè)施雷擊的一種設(shè)施第三十頁，共51頁。第三十一頁，共51頁。（1 1）避雷針的原理：帶正（負(fù)）電的云）避雷針的原理：帶正（負(fù)）電的云層靠近避雷針時(shí)，因同種電荷相互排斥，層靠近避雷針時(shí)，因同種電荷相互排斥，異種電荷相吸引，電子由大地流向避雷針異種電荷相吸引，電子由大地流向避雷針尖端（電子由避雷針尖端流向大地），避尖端（電子由避雷針

14、尖端流向大地），避雷針上端留下異種電荷，當(dāng)電荷積累到一雷針上端留下異種電荷，當(dāng)電荷積累到一定程度時(shí)，通過定程度時(shí)，通過(tnggu)(tnggu)尖端放電，逐尖端放電，逐漸中和云層中的電荷。漸中和云層中的電荷。（2 2）為了更好的應(yīng)用尖端放電原理中和云層）為了更好的應(yīng)用尖端放電原理中和云層中的電荷中的電荷(dinh)(dinh)，避雷針的上端做成幾股，避雷針的上端做成幾股針尖狀針尖狀3.3.避雷針避雷針第三十二頁，共51頁。第三十三頁，共51頁。尖端放電尖端放電(jin dun fn din)導(dǎo)體尖端電荷導(dǎo)體尖端電荷(dinh)(dinh)密度大密度大尖端尖端(jindun)(jindun)周

15、圍電場強(qiáng)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: :避雷針避雷針第三十四頁，共51頁。“電風(fēng)電風(fēng)”實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)（見導(dǎo)學(xué)（見導(dǎo)學(xué)案）案）第三十五頁，共51頁。-+ 思考思考:空心導(dǎo)體空心導(dǎo)體(dot)殼內(nèi)的驗(yàn)電器箔片會張開嗎殼內(nèi)的驗(yàn)電器箔片會張開嗎?靜電屏蔽靜電屏蔽: :靜電平衡靜電平衡(pnghng)(pnghng)時(shí)時(shí), ,空心導(dǎo)體空心導(dǎo)體殼可保護(hù)其內(nèi)部區(qū)域不受外電場影響的現(xiàn)象殼可保護(hù)其內(nèi)部區(qū)域不受外電場影響的現(xiàn)象. .不會不會 因?yàn)橐驗(yàn)?yn

16、wi)(yn wi)導(dǎo)體殼內(nèi)部合導(dǎo)體殼內(nèi)部合場強(qiáng)為零場強(qiáng)為零. .靜電屏蔽靜電屏蔽第三十六頁，共51頁。因場源電荷產(chǎn)生的電場與導(dǎo)體球殼因場源電荷產(chǎn)生的電場與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場強(qiáng)表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場強(qiáng)為零，達(dá)到靜電為零，達(dá)到靜電(jngdin)(jngdin)平衡狀平衡狀態(tài)，對內(nèi)實(shí)現(xiàn)了屏蔽，其內(nèi)部區(qū)域態(tài)，對內(nèi)實(shí)現(xiàn)了屏蔽，其內(nèi)部區(qū)域不受外電場影響不受外電場影響第三十七頁，共51頁。第三十八頁，共51頁。當(dāng)空腔接地時(shí)，外表面的感應(yīng)電荷當(dāng)空腔接地時(shí)，外表面的感應(yīng)電荷將因接地傳給地球，外部電場消失將因接地傳給地球，外部電場消失，對外起到屏蔽作用，外部不再，對外起到屏蔽作用，外部

17、不再(b (b zi)zi)受腔內(nèi)電場的影響受腔內(nèi)電場的影響第三十九頁，共51頁。QQQABCB第四十頁，共51頁。第四十一頁，共51頁。超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴(chundi)的工作服，是用包含金屬的工作服，是用包含金屬絲的織物制成的。絲的織物制成的。第四十二頁，共51頁。電子儀器外套電子儀器外套(wito)金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等。層鉛皮等。第四十三頁，共51頁。第四十四頁，共51頁。3 3避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是A A云層中帶的電荷被避雷針通過導(dǎo)線導(dǎo)入大云層中帶的電荷被避雷針通過導(dǎo)線導(dǎo)入大

18、地地B B避雷針的尖端向云層放電，中和了云層中避雷針的尖端向云層放電，中和了云層中的電荷的電荷C C云層與避雷針發(fā)生摩擦，避雷針上產(chǎn)生的云層與避雷針發(fā)生摩擦，避雷針上產(chǎn)生的電荷被導(dǎo)入大地電荷被導(dǎo)入大地D D以上說法都不對以上說法都不對帶電荷的云層靠近帶電荷的云層靠近(kojn)(kojn)避雷針時(shí)，在避避雷針時(shí)，在避雷針尖端感應(yīng)出與云層相反的靜電，達(dá)到一雷針尖端感應(yīng)出與云層相反的靜電，達(dá)到一定程度就向空中放電，中和云層中的電荷，定程度就向空中放電，中和云層中的電荷，從而避免遭受雷擊，從而避免遭受雷擊，第四十五頁，共51頁。AB例例2 2：如圖所示，把原來不帶電：如圖所示，把原來不帶電(di din)(di din)的的金屬球殼金屬球殼B B的外表面接地，將一帶正電的小球的外表面接地，將一帶正電的小球A A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不于從小孔中放入球殼內(nèi)，但不于B B發(fā)生接觸，發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后，則：達(dá)到靜電平衡后，則：A A、B B的空腔內(nèi)電場強(qiáng)度為零的空腔內(nèi)電場強(qiáng)度為零B B、B B不帶電不帶電(di din)(