9.4 静电的防止与利用-【物理优课PPT】高中物理必修第三册同步PPT课件（人教版2019）

授课老师：*** 课标定位 1.知道什么是静电平衡状态； 2.知道静电衡产生的条件； 3.掌握静电平衡状态下的导体特点； 4.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用。 素养阐释 1.物理观念 静电平衡、尖端放电 2.科学思维 通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，掌握归纳静电平衡的概念，训练学生的推理能力。 2 新课导入 新课导入 引 入 自然界到处都有静电。生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。 思考：加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？ 01 PART 静电平衡 + + 电荷的积聚会出现怎样的结果？ 01 静电平衡 感应电荷 + + + + + + + + 静电感应现象 在静电场力作用下导体上电荷重新分布的现象。 01 静电平衡 导体内电场强度 + + + + + + + + 外电场强度 感应电荷电场强度 静电平衡 导体中电荷的宏观定向移动停止,电荷分布不随时间变化。 当E感=E0时，内部合场强为零，此时电荷不再发生定向移动 推论：导体内各点电势相等导体为等势体 01 静电平衡 静电平衡条件 （1）导体内部任何一点处的电场强度为零； （2）导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直。 【课堂反馈1】在点电荷－Q形成的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆盘所在平面与点电荷在同一平面内，则能正确表示圆盘上感应电荷在圆盘中A点所激发的附加场强E′的方向的是下图中的（ ） A 01 静电平衡 10 02 PART 导体上电荷的分布 静电平衡时导体上电荷的分布特点： 结论1：导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。 实验演示1：法拉第圆筒（点击播放） 01导体上电荷的分布 结论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。 实验演示2：不规则带电体（点击播放） 枕形导体 静电平衡时导体上的电荷分布 原来，导体上越尖锐的地方电荷的密度越大，周围的场强也越大。这种特点可以加以应用吗？ 01导体上电荷的分布 均匀球形导体 03 PART 尖端放电 01 尖端放电 1.导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的 作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，即空气电离。 2.那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。 ▲导体周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动 ▲带电粒子与气体分子碰撞使 气体分子中的正负电荷分离 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。 01 尖端放电的原理 ▲新产生的带电粒子在强电场的作用下使空气进一步电离 ▲电离产生的带电粒子在电场的作用下，向着与自己电荷符号相反的一端运动 导体尖端的电荷密度很大。因此，使空气分子电离的现象更容易发生在导体的尖端。 01 尖端放电的原理 思考:生活中有哪些应用？ 燃气灶和燃气热水器的电子点火装置 针尖形状 02 尖端放电现象 避雷针 03 实验演示 避雷针模拟 03 实验演示 燃气灶电子点火器和火花塞的电极做成针尖形状，利于放电形成电火花。 03 实验演示 尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。 夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，这种现象俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电。 应用1：燃气灶 1.避免：尖端放电会使高压设备上电能损失，故高压设备导体的表面都是非常光滑。 2.现象：夜间高压线周围出现的绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电现象。 应用2：高压设备 04 生活应用 04 生活应用 应用3：汽车接地放电 汽车接地放电 拓展：武当山金殿的雷火炼殿 04 生活应用 处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。 如果放入静电场的是一个空腔导体，电荷分布又有什么特点呢？ 05 问题与思考 【课堂检测2】避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是（ ） A.云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地 B.避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷 C.云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地 D.以上说法都不对 05 问题与思考 B 04 PART 静电屏蔽 视频演示 06 01 静电屏蔽 思考：静电平衡时，导体内部没有电荷，如果放入静电场的是空腔导体，空腔导体内部有没有电荷？ 用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁。观察小球能不能使验电器箔片张开。 01 静电屏蔽 法拉第圆筒实验 ②本质：静电平衡时，导体壳壁W内的电场为零，内表面又没有电荷，即导体壳内空腔里的电场也处处为零。 1. 导体内部不受外部电场的影响 演示：静电屏蔽 01 静电屏蔽 ①现象：由