高中物理 第一章 第9讲 静电现象的应用教学案 新人教版选修.doc

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1、重庆市万州区分水中学高中物理第一章第9讲静电现象的应用教学案新人教版选修3-1[目标定位]　1.知道什么是静电平衡状态，能说出处于静电平衡状态的导体的特征.2.知道静电平衡状态下电荷的分布规律.3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用．一、静电平衡状态下导体的电场1．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象时，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部电场减弱，直至为零，导体内部自由电子不再发生定向移动的状态．2．处于静电平衡状态下导体的特征(1)处于静电平衡状态下的导体，内部场强处处为零．(2)处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一点

2、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，它的表面是个等势面，地球是一个等势体．想一想　导体达到静电平衡后，导体内的电荷还在运动吗？答案　达到静电平衡后，自由电子没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规则的运动．二、导体上电荷的分布特点1．导体内部没有净电荷，净电荷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，凹陷的位置几乎没有电荷．3．尖端放电(1)空气的电离：导体尖端电荷密度很大，电场很强，带电粒子在强电场的作用下剧烈运动撞击空气分子，从而使空气分子的正负电荷分离

3、的现象．(2)尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象．三、静电屏蔽1．定义：把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，由于壳内场强保持为零，外电场对壳内的仪器也不会产生影响的现象．2．实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用.一、静电平衡的理解及应用1．静电平衡实质(1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐

4、渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止．(2)静电平衡时，导体内存在两个电场：外电场E0和感应电荷在导体内部产生的附加电场E′，在导体内部各位置，附加电场E′与外电场E0方向相反、大小相等，导体内各位置的合场强为零，自由电荷所受合力为零．2．对静电平衡的理解(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动．(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的．(3)导体达到静电平衡后，内部场强处处为零是指原电场的电场强度E0与导体两端感应电荷产生的场强E′的合场强为零．例1　长为l的导体棒原来不带电，现

5、将一带电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图191所示．当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于________，方向为________．答案　　向左解析　导体棒在点电荷＋q的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任何一点都有两个电场，即外电场：＋q在该点形成的电场E0；附加电场：棒上感应电荷在该点形成的电场E′，达到静电平衡时E′＝E0.题中所求的即为E′，于是我们通过上述等式转化为求E0.于是E′＝E0＝.E′和E0方向相反，方向向左．借题发挥　(1)当外电场、导体在电场中的位置或导

6、体的形状发生变化时：感应电荷的分布会迅速变化，很快达到新的平衡．(2)静电平衡时，感应电荷产生的电场与外电场在导体内部的合场强为零．二、静电屏蔽的理解及应用1．静电屏蔽实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已．2．静电屏蔽的两种情况(1)导体外部的电场影响不到导体内部静电屏蔽的本质是静电感应，导体外面的电场不影响导体内部，是因为外电场与导体表面的感应电荷在导体内部任一点的场强叠加后合场强为零．如图192所

7、示，把验电器靠近带电体，如图甲所示，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内如图乙所示，再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩内不受外电场的影响．图192(2)接地导体的内部电场影响不到导体外部接地导体的内部电场不影响导体外部，是因为导体外部的感应电荷都被排斥入地，在只有施感电荷和内壁感应出的异种电荷的情况下，两部分电荷在导体外部任何一点的场强叠加后合场强为零．如图193所示，如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷＋q.由于静电感应，导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷，其电场线分布如图甲所示；当把导体球壳接地后，＋q在壳内的电场对外部空间

8、就没有影响了，此时的电场线分布如图乙所示．图193例2　如图194所示，两个相同的空心金属球M和N，M带电荷量为－Q，N不带电(M、N相距很远，互不影响)，旁边各放一个不带电的金属球P和R，当