第九章 静电场及其应用 4 静电的防止与利用-2022-2023学年新教材高中物理必修第三册【金版教程】创新导学案课件PPT（人教版）

静电场及其应用 第九章 4.静电的防止与利用 1．了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡状态的导体内部的电场特点。 2．了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点，了解尖端放电现象及其应用与防止。 3．了解静电屏蔽的原理和应用，了解静电的危害。 4．了解静电吸附的原理及其在生产技术上的应用。 课前自主学习 0 发生定向移动 处处为0 外表面 越大 越大 电离 电离 相反 中和 避雷针 光滑 0 外电场 静电 电极 吸附 静电除尘 静电喷漆 静电复印 1．想一想 家用电视机、收音机外壳的制作材料为何一般是塑料，而不用金属？ 提示：若用金属制作家用电视机、收音机外壳，用电器的金属外壳就会形成静电屏蔽，电磁信号就难以被电视机、收音机这类电磁波接收器接收，电视机、收音机就不能正常工作。 提示 2．判一判 (1)因为静电平衡时外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场场强为0，所以处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。(　　) (2)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。(　　) (3)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。(　　) (4)静电都是很微弱的。(　　) (5)有时要利用静电来方便生活、生产，有时要防止静电产生的危害。(　　) √ × × × √ 课堂探究评价 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：如图甲所示，导体中的电子为什么向左运动？ 提示：自由电子带负电，受力与外部电场强度E0方向相反。 活动2：如图乙所示，导体内部的净电荷为什么少了？E′是什么？ 提示：随着自由电子的定向移动，在左右两侧堆积了越来越多的净电荷，使得它们产生的E′越来越大，内部电荷都要受到E0、E′的共同作用，这两个电场强度方向相反，使得内部场强越来越小，自由电子受到的力越来越小，能向左运动的自由电子越来越少。 活动3：图丙说明了什么？ 提示：当E′大小等于E0时，导体内的合场强E＝0，自由电子受到的静电力合力为零，自由电子便不能再向左做定向移动，达到静电平衡状态。 提示 1．静电平衡的实质 金属导体放到场强为E0的电场中，导体中的自由电子在静电力作用下定向移动，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，导致合场强减小。当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，直到合场强为零时，自由电荷的定向移动停止。 2．对静电平衡的三点理解 (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，是指外电场E0与导体两端的感应电荷产生的电场E′的合场强为零，E′＝－E0。 例1　如图所示，点电荷A和B所带电荷量分别为＋3.0×10－8 C和－2.4×10－8 C，彼此相距6 cm。若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm的金属球壳，求球壳上感应电荷在O点处产生的电场强度。(静电力常量k＝9×109 N·m2/C2) 提示：金属球壳内合场强等于零。 (2)点电荷的电场强度如何计算？ [答案]　5.4×105 N/C，方向由O指向A 答案 规范解答 达到静电平衡状态的导体，内部的场强为零，我们可以通过外加电场(如果已知)来推知感应电荷的场强。 [变式训练1]　如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后(　　) A．c处场强比d处大 B．c处场强比d处小 C．杆内c处场强的方向由b指向a D．杆内c处场强的方向由a指向b 解析　静电平衡后的导体内部场强处处为零，故Ec＝0<Ed，B正确，A、C、D错误。 答案 规范解答 仔细观察下列图片，认真参与“师生互动”。 活动1：处于静电平衡的导体内部有电荷吗？为什么？ 提示：没有。若导体内部有电荷，则内部场强不为零，导体不处于静电平衡状态。 活动2：如图甲所示，把一个大的导体安放在绝缘支架上，并使导体带电。然后用带绝缘柄的小验电球P接触它的A点，再与验电器接触，检验A点的带电情况。按同样的方法检验B点和C点的带电情况。如果电荷在带电导体表面分布是均匀的，在各次测试中，验电器张开的角度应该是怎样的？实际情况是怎样的？ 提示：应该相同。实际情况是验电球跟带电体的A点接触后，验电器的金属箔张角较小；跟B点接触后，验电器的金属箔张角较大；跟尖端C点接触后，验电器的金属箔张角最大。 提示 活动3：由活动2你能得到什么结论？ 提示：电荷在导体表面的分布是不均匀的：突出的位置，电荷比较密集；平坦的位置，电荷比较稀疏。 活动4：如图乙、丙所示，两组实验装置完全相同，C为仅在上端开有小孔的空心金属球，D为绝缘手柄一端连接的不带电金属小球，使验电器B和