第一章 第7节 静电现象的应用（讲解课件）-2019-2020学年高中物理选修3-1【优化探究】同步导学案（人教版）

第7节　静电现象的应用 学习目标 素养提炼 1.了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特性． 2.了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点． 3.了解尖端放电和静电屏蔽现象. 1个概念——静电平衡 2个应用——尖端放电和静电屏蔽 授课提示：对应学生用书第23页 一、静电平衡状态下导体的电场 1．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[来源:学+科+网] 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零，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，内部的电场处处为零． (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． [判断辨析] 　(1)静电平衡时，导体内的自由电子不再定向移动．(√) (2)处于静电平衡状态的导体是个等势体，且电势为零．(×) (3)处于静电平衡状态的导体内部场强为零．(√) 二、导体上电荷的分布、尖端放电[来源:学。科。网Z。X。X。K] 1．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面． 2．在导体外表面，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：导体尖端的电荷密度很大，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． [思考] 　如图所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？ 提示：不带电．将金属球放于金属球壳内部后，它们组成一个新的金属导体，而电荷只分布于导体的外表面． 三、静电屏蔽 1．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． 2．尖端放电和静电屏蔽的应用、防止 尖端放电 静电屏蔽 应用 或防止 应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施； 防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失 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 授课提示：对应学生用书第23页 要点一　 静电平衡状态下的导体 　如图所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异号电荷．请思考下列问题： (1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？ (2)自由电子能否一直定向移动？为什么？ 答案：(1)自由电子受外加电场的电场力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动． (2)不能．感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动停止． 1．处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合场强为零，即E零＝－E′. 2．孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为零的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为零． 3．处于静电平衡的导体是等势体，表面是等势面，所以导体表面的电场线应与导体表面垂直． 　(多选)如图所示，一个不带电的导体P正在向带负电的小球Q缓慢靠近(不接触，且未发生放电现象)，则下列说法中正确的是(　　) A．B端的感应电荷越来越多 B．导体内场强越来越大 C．导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在D点产生的场强 D．感应电荷在C、D两点产生的场强相等 [思路点拨]　导体P向带电小球Q缓慢靠近的过程，可以视为每个瞬间导体均处于静电平衡状态，是一个动态平衡问题． [解析]　导体P向负电荷Q靠近的过程中，导体所在处的外加电场的场强增大，导体内的自由电荷将定向移动，使两端的电荷增加，A正确．导体P向带电小球Q缓慢靠近的过程，可视为每个瞬间导体均处于新的静电平衡状态，感应电荷产生的场强与场源电荷产生的场强大小相等、方向相反，合场强为零，尽管外电场增强，但导体两端电荷也相应增加，导体两端电荷在导体内部产生的与外电场方向相反的电场相应增强，合场强始终为零，B错误．由于导体处于静电平衡状态，且C点离带电小球Q近，D点离带电小球Q远，根据点电荷电场场强分布规律E∝可知，负电荷Q在C处的场强要大于在D处的场强，因此，感应电荷的电场在C、D两处的场强也具有同样的大小关系，即C处的场强更大，故C正确，D错误． [答案]　AC [总结提升] 1．静电平衡时，外电场E0和感应电荷产生的附加电场E′，大小相等、方向相反，导体内各位置的合场强为零，自由电荷所受合力为零． 2．静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静