第9章 第4节 静电的防止与利用（课件+课时作业）-新教材高中物理必修第三册【优化指导】人教版

第4节　静电的防止与利用 [核心素养] [学习目标] 1.物理观念：静电平衡、尖端放电、静电屏蔽． 2．科学意识与责任：知道静电现象在生活、生产和科技方面的应用． 1.通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征． 2．通过实验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，关注生活、生产中的静电现象． 一、静电平衡 1．静电感应现象：把不带电的导体放入电场，导体内部的自由电子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．[来源:Zxxk.Com] 2．静电平衡状态的特征 (1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度处处为零． (2)导体内的自由电子不再发生定向移动． 二、尖端放电和静电屏蔽 1．导体上电荷的分布[来源:学&科&网][来源:学#科#网Z#X#X#K] (1)导体内部没有静电荷，电荷只分布在导体的外表面． (2)在导体外表面，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． 2．尖端放电和静电屏蔽 尖端放电 静电屏蔽 原理 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 当金属外壳达到静电平衡时，壳内没有电场，因而金属的外壳会对其内部起保护作用，使它内部不受外部电场的影响 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平滑会减少电能的损失 应用：电学仪器外面有金属壳；野外高压输电线上方还有两条导线与大地相连 三、静电吸附 1．带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上． 2．静电现象在生产和技术中的应用有静电除尘、静电喷漆、静电复印． 1．判断正误． (1)处于静电平衡状态的导体内部电荷均匀分布．(×) (2)静电平衡状态下的导体内部场强处处为零．(√) (3)静电平衡时，导体内的自由电子不再运动．(√) (4)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地．(√) (5)用金属网把验电器罩起来，在金属网外面带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开．(×) 2．处于静电平衡中的导体，内部场强处处为零的原因是(　　) A．外电场不能进入导体内部，导体内部没有电场 B．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零 C．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 D．以上解释都不正确 C　[导体处于静电平衡时，内部场强处处为零，不是导体内部没有电场而是外电场与感应电荷产生的场强的合场强为零．] 3．请用学过的电学知识判断，下列说法中正确的是(　　) A．去掉包围有线电视传输线金属丝的包皮不影响电视图像清晰度 B．打雷时，在汽车里比在木屋里要危险 C．打火机、沼气灯的点火应用了尖端放电现象 D．油罐车拖着铁链，利用尖端放电消除积累的静电 C　[金属丝包皮中的有线电视传输线、打雷时在汽车里的人都处于静电屏蔽状态，选项A、B错误；打火机、沼气灯的点火应用了尖端放电现象，而油罐车拖着铁链，利用铁链传导消除积累的静电，选项C正确，选项D错误．] 探究点一　对静电平衡的理解 如图是某导体放入电场达到静电平衡的三个步骤，请你对这三个步骤进行说明． 提示　甲图：导体放入电场，导体中的自由电子在静电力作用下发生定向移动，导体两端产生感应电荷． 乙图：感应电荷产生电场E′，导体内部为叠加场，叠加后的合场强E合＝E－E′ 丙图：随着E′逐渐增强，导体内叠加场的合场强变为零，自由电子不再定向移动，导体达到静电平衡． 1．金属导体的特征：由做热运动的正离子和在它们之间做无规则热运动的自由电子组成． 2．静电感应现象：把导体放入电场，导体内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号电荷的现象． 3．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场强等于零，导体内的自由电子不再发生定向移动的状态． 4．静电平衡的实质：金属导体放到场强为E的电场中，金属中的自由电荷在电场力作用下定向移动，导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场E′，导致合场强减小．当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，合场强为零时，自由电荷的定向移动停止． 　一金属球，原来不带电，如图所示，沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，a、b、c为该直径上从左向右排列的三点，设静电平衡时，金属球上感应电荷产生的电场在这三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，则(　　) A．Ea最大　　　　 B．Eb最大 C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec C　[静电平衡后，金属球内的合场强处处为零，金属球上感应电荷产生的