高中物理第一章静电场第7节静电现象的应用教学案新人教版选修3_1

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1、第7节静电现象的应用一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布┄┄┄┄┄┄┄┄①1．静电感应现象：把导体放入电场，导体内部的自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象。2．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场等于0，导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。3．静电平衡状态的特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。(3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面

2、。4．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。(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷。①[选一选]处于静电平衡中的导体，内部场强处处为零的原因是(　　)A．导体内部无任何电场B．外电场不能进入导体内部C．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零D．外电场和所有感应电荷产生的电场在导体内部叠加的结果解析：选D　导体内部场强处处为零是由于感应电荷的电场与外电场叠加的结果，D正确。二、尖端放电和静电屏蔽┄┄┄┄┄┄┄┄②1．电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，空气

3、中的带电粒子剧烈运动，使空气分子被撞“散”而使正负电荷分离的现象。2．尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。3．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为零，外电场对壳内不会产生影响。4．尖端放电和静电屏蔽的应用、防止：(1)尖端放电。①应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。②防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公

4、司工作的高度重视和支持。(2)静电屏蔽应用：电学仪器外面有金属壳，野外高压线上方还有两条导线与大地相连。②[选一选]关于避雷针能够避免建筑物被雷击的原因下列分析错误的是　(　　)A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地D．避雷针由尖锐的导体做成，利用的是尖端放电现象解析：选C　带电荷的云层在避雷针尖端感应出与云层相反的静电，达到一定程度就会发生尖端放电，中和云层中的电荷，同时将云层中的电荷导入大地，避免了雷击现象，A、B、D对，C错。1.静电

5、平衡状态的实质由于静电感应，在导体两侧出现等量异种感应电荷，感应电荷在导体内部形成与电场E0反向的电场E′，在导体内任一点E′＝－E0，使得合电场强度E内＝0。2．对孤立带电导体的理解对一孤立带电导体，可视为导体处于自己所带电荷的电场中，达到静电平衡时，也有两个基本特点：一是导体内部的场强处处为零，二是导体所带电荷只能分布在导体的外表面上。这种情况下导体内部场强为零的本质是：导体表面所带全部电荷在内部任一处产生的电场强度的矢量和为零。3．对静电平衡时导体上电荷的分布的理解(1)实心导体：导体内部无电荷，电荷只分布在导体外表面上。(2)空腔导体

6、：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面上(内表面无电荷)；空腔内有电荷时，内表面因静电感应出现等量的异号电荷，外表面有感应电荷。[典型例题]例1.AB是长为L的金属杆，P1，P2是位于AB所在直线上的两点，位置如图所示，在P2点有一个带电量为＋Q的点电荷，试求出金属杆上的感应电荷在P1点产生的场强大小和方向。[解析]　由于金属杆处于静电平衡状态，P1点的合场强为零，因此金属杆上的感应电荷在P1点产生的场强与点电荷＋Q在P1点产生的场强大小相等、方向相反，从而得：E＝k，方向向右。[答案]　k　方向向右[点评]　感应电荷场强的求解思路(1)求解外电

7、场在该处场强的大小和方向。(2)利用导体内部合场强处处为零和电场的叠加原理，求解感应电荷在该处的场强，此场强与外电场的场强大小相等，方向相反。[即时巩固]1．如图所示为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电荷的小金属球A非常感谢上级领导对我的信任，这次安排我向股份公司述职，既是对我履行职责的监督，也是对我个人的关心和爱护，更是对**百联东方商厦有限公司工作的高度重视和支持。放入空腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势φ的关系是(　　)A．Ea>Eb>Ec，φa>φb>φcB．Ea＝Eb>Ec，φa＝φb>φcC．Ea＝Eb＝E

8、c，φa＝φb＝φcD．Ea>Ec>Eb，φa>φb>φc解析：选D　空腔球形导体在正电荷A的电场中感应的结果如图所示，从电场线的疏密可确定a点场强大于c点场强，而