9.4静电的防止与利用 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

4. 静电的防止与利用 第九章 静电场及其应用 视频《法拉第笼》 导入新课 交流讨论 如图所示，把一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由 电子将发生定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷。 思考下列问题： ① 自由电子定向移动的原因是什么？ ② 自由电子定向移动的方向如何？ ③ 自由电子能否一直定向移动？为什么？ 一、静电平衡 交流讨论 如图所示，把一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由 电子将发生定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷。 自由电子受外加电场的静电力作用 而发生定向移动，移动方向与外加 电场的电场强度方向相反。 一、静电平衡 导体两侧出现的感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍 自由电子定向移动。当这两个电场的电场强度大小相等时， 自由电子不再发生定向移动。 一、静电平衡 净电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷。 导体中没有电荷定向移动的状态叫静电平衡状态。此时，净电荷 在导体上如何分布？内部是否还有净电荷？ 一、静电平衡 金属笼中的人在做电击实验， 为什么笼内的人能完好无损？ 净电荷只分布在导体的外表面， 导体内部没有净电荷，笼子内 部电场强度处处为0。 一、静电平衡 梳理深化 理解静电平衡状态 把不带电的金属导体放到电场中，导体内的 自由电子在静电力作用下，将向着与电场相 反的方向定向移动，在导体两侧上将感应出 正、负电荷。 一、静电平衡 梳理深化 理解静电平衡状态 导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生 与电场强度E0方向相反的电场，其电场强度 为 E′。 这两个电场叠加，使导体内部的电场减弱。 在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断 定向运动。 一、静电平衡 梳理深化 理解静电平衡状态 直到导体内部各点的电场强度E＝0为止，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。 一、静电平衡 E′ E0 处于静电平衡状态的导体内部存在两个电场： 外部电场（电场强度 E0） 感应电荷在导体内产生的电场（电场强度 E′） 在导体内部各位置，E′ 与 E0 方向相反、大小 相等，导体内各位置合电场的电场强度为零， 自由电荷所受合静电力为零。 静电平衡的实质 一、静电平衡 处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为 0， 没有电场线分布。 净电荷只分布在导体的外表面上。 （拓展）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，外表面是个等势面，表面上的电场强度方向与该点的表面垂直。 静电平衡的特点 一、静电平衡 巩固提升 例1．如图所示，接地金属球 A 的半径为 R ，球外点电荷的电荷量 为 Q，到球心的距离为 r。则该金属球上的感应电荷在球心 O 处产 生的电场强度等于（　　） D A．　　　　　　　B． C．0　　　　　　 D． 一、静电平衡 AD 练习1．（多选） 如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体 放在正电荷形成的电场中。导体处于静电平衡时，下列说法正确 的是（　　　） A．A、B 两点的电场强度都为零 B．A、B 两点的电场强度不相等 C．感应电荷产生的电场在两点的电场强度 EA＜EB D．当开关 S 闭合时，电子从大地沿导线向导体移动 一、静电平衡 交流讨论 静电平衡时导体带的电荷如何分布？ 阅读课本，回答问题： 静电平衡时，导体内部没有净电荷，净电荷只分布 在导体的外表面。 处于静电平衡状态的导体，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。 二、尖端放电 交流讨论 避雷针为什么能防止雷击？ 阅读课本，回答问题： 尖端放电 静电感应 带电雨云接近建筑 金属棒出 现相反的 电荷 感应电荷不断 向大气释放， 中和了空气中 的电荷 二、尖端放电 静电平衡时导体上电荷的分布的特点： 静电平衡时，导体内部没有净电荷，净电荷只分布在 导体的外表面。 处于静电平衡状态的导体，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，周围 的电场强度越大。 梳理深化 二、尖端放电 空气的电离 空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈运动，把空气中的气体分子撞散，即使空气分子中的正负电荷分离。 那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而 奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。 尖端放电 二、尖端放电 避雷针（与大地相连的尖锐的金属棒） 是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 尖端放电的应用： 二、尖端放电 例2．（多选）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 AB 巩固提升 二、尖端放电 练习2．每到夏季，我省各地纷纷进入雨季，雷雨等强对流天气