9.4静电的利用与防止课件 高二物理人教版（2019）必修第三册

第4节静电的防止与利用 第九章静电场及其应用 第九章 静电场及其应用 9.4静电的防止与利用 一、 静电平衡 (1)把一个不带电的金属导体放到电场中，由于静电感应，在导体两侧感应出异种电荷，它们在导体内部产生的电场与外部的电场方向相反。在叠加后的电场作用下,仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度为0,导体内的自由电子不再发生定向移动，导体达到静电平衡状态。 - - - - - - - - E0 - - - - - - - - - 1、导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动. E' E' E' 2、导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中中产生反方向的附加场. 0 E - - - E' - - - - 3、感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止 . 0 E - - - - - - - E=0 4、静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,就叫静电平衡状态. 1、处于静电平衡状态导体的特点： （2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面 （3）导体外部电场线与导体表面垂直 （1）导体内部的场强处处为零 2、电荷分布 法拉第圆筒实验 2、电荷分布 静电平衡时导体上电荷的分布的特点： （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，电荷密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷 二、尖端放电 1、空气的电离 强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离。 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． 在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电位面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象 二、尖端放电 尖端放电 导体尖端电荷密度大 尖端周围电场强 空气中残留带电粒子剧烈运动 空气电离 正负电荷奔向异种电荷 尖端失去电荷 尖端放电 3.应用：高压设各中导体的表面应该尽量光滑，避免尖端放电而造成损失成事故。安装在建筑物顶端的避雷针，使建筑物避免雷击。 雷击 点击图片播放视频 例1、如图所示，A、B为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间，则下列叙述正确的是( 　　) A．C棒的电势一定高于D棒的电势 B．若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流 C．若将B球接地，B所带的负电荷全部流入大地 D．若将B球接地，B所带的负电荷还将保留一部分 ABD 解析：由下图所示的电场线方向可知A、B、C、D的电势高低为UA>UC>UD>UB.当用导线将C棒的x端与D棒的y端连接的瞬间，将有自由电子从电势低的D棒流向电势高的C棒，这时C与D已通过导线连接为一个导体了，静电平衡后，它们的电势相等，C的x端仍带负电，D的y端仍带正电，而C的右端及D的左端均不带电，即C右端的正电荷与D左端的负电荷中和掉了． 解析：当将B球接地时，一部分自由电子从低于大地电势的B球上流向大地，而一部分电子受到D棒y端正电荷的吸引而保留在靠近y的近端处，如果把带正电的A球移走，接地的B球上的负电荷才全部流入大地．故选项A、B、D正确． 答案：ABD 例2、如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷＋Q，a、b点是金属板右侧表面的两点，其中a到＋Q的距离较小．下列说法正确的是(取大地电势为零)( 　　) A．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面带正电 B．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电 C．整个导体，包括表面上的a、b点，是一个等势体，且电势等于零 D．a、b两点的电场强度不为零，且a、b两点场强方向相同，但a点的场强比b点的场强要强(大)一些 BCD 解析：金属板接地时，右侧表面仍有感应负电荷，而且a点附近的电荷面密度(单位表面积的电荷量)比b点附近的电荷面密度要大些，场强要强(大)些，电场线也密一些；整个金属板是等势体，右侧表面是等势面，电场线与等势面垂直，可见a、b两点的场强方向都垂直指向右侧面，方向相同，选项D也正确. 答案：BCD 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，但由于壳内电场强度保持为0.外电场对壳内的仪器E=0不会产生影响。金属壳的这种作用叫静电屏蔽。 (2)说明: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。 ①现象:图甲中,验电器的箔片张开;图乙中,验电器的箔片不张开。 ②结论:金属网罩能把外电场挡住，使罩内仪器不受外电场的影响。 静电屏蔽的另一种应用：接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响 如一封闭的导体壳内部空间某点有