2.3 静电的利用与防护 导学案-2021-2022学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

个性化辅导学历案 第二节 静电的利用与防护 1. 教学目标 1. 掌握静电平衡的特点 2. 掌握静电的利用与防护 2. 教学重点 1. 静电平衡的特点 2. 静电的利用与防护 三.知识点精讲 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,导体内部的电荷在电场力作用下定向移动,而使导体两端出现异种电荷的现象。 2. 静电感应现象的结果:当自由电荷不再定向移动时,满足: 3. 静电平衡状态的特征: a) 处于静电平衡状态的导体,内部的场强为零。 b) 处于静电平衡状态的导体,其外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点表面垂直。 c) 处于静电平衡状态的导体各部分电势处处相等。 二、导体上电荷的分布 静电平衡时,导体上的电荷分布有以下特点。 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,越尖锐的位置电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。 3. “远近端”电荷的电性相反,电荷量相等。 【说明】用一个金属球接触处于静电平衡状态的空腔导体内表面后,金属球不带电。如果用导线把空腔内表面和空腔外某个金属球(相当于远端)相连,则金属球会带上与空腔外表面相同的电荷。 三、尖端放电和静电屏蔽 1. 尖端放电原理:导体尖端的强电场使附近的空气电离,电离后的异号离子与尖端的电荷中和,相当于导体从尖端失去电荷。 2. 尖端放电的应用和防止: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 3. 静电屏蔽原理:当金属外壳达到静电平衡时,金属壳内没有电场,因而金属的外壳会对其内部物体起保护作用,使它完全不受外部电场的影响。 4. 应用:电学仪器外面有金属外壳;野外高压线上方有两条导线与大地相连。 5. 静电屏蔽的实质:利用了静电感应现象,使金属壳内感应电场与外加电场矢量和为零。 6. 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。②接地导体的内部电场影响不到外部电场。 四.典型例题练习 典型例题一:静定平衡导体的特点 1.如图所示,将一个不带电的金属球A放在带正电的点电荷Q的左侧,当金属球达到静电平衡时,下列判断正确的是( ) A.金属球将产生出正电荷 B.点电荷Q在A的球心处产生的电场强度为零 C.金属球左侧将出现负的净电荷 D.A的内部合电场强度处处为零 2.如图所示,