第9章 4 静电的防止与利用（课件）-【优化探究】2022-2023学年新教材高中物理必修第三册同步导学案（人教版2019）

4　静电的防止与利用 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点。 2.知道导体上电荷的分布特点，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因。 3.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理。 1.科学思维 会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的电场强度。 2.科学态度 会联系生活了解静电的防止与利用。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 一 静电平衡 1．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象时，感应电荷的电场与原电场________，使导体内部电场________，直至为零，导体内部自由电子不再发生____________的状态。 2．处于静电平衡状态的导体的特征：内部的电场强度____________。 叠加 减弱 定向移动 处处为0 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 4 二 尖端放电 1．电离：导体尖端的电荷密度________，附近的电场强度________，空气中的带电粒子剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷________的现象。 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________，相当于导体从尖端失去电荷的现象。 很大 很大 分离 中和 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 3．尖端放电的应用与防止 (1)应用：________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________，减少电能的损失。 避雷针 光滑 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 三 静电屏蔽　静电吸附 1．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场强度处处为0，外电场对壳内的仪器不会产生影响。 2．静电吸附：在电场中，带电粒子受到________的作用，向着电极运动，最后被________在电极上的现象。 3．静电吸附的应用：静电除尘、____________、静电复印。 静电力 吸附 静电喷漆 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 7 静电平衡的理解及应用 如图所示，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，使导体两端出现等量异种电荷。请思考下列问题： 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 (1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？ 提示：自由电子受外加电场的静电力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动。 (2)自由电子能否一直定向移动？为什么？ 提示：不能。感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，自由电子的定向移动终止。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 1．静电平衡的形成 (1)自由电荷的移动：导体刚放入电场中的瞬间，导体中的自由电荷受静电力F的作用，产生定向运动(如图甲)，同时在导体中产生一个附加电场E′(如图乙)，使自由电荷又受静电场力F′的作用，F和F′方向相反。 (2)电场叠加：当E＝E′时，导体内合场强为零(如图丙)，自由电荷受合力也为零，这时导体中无电荷定向移动，即达到了静电平衡状态。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 (3)结论：处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 2．静电平衡时导体的特点 (1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零。导体内部场强为零指的是外部电场和附加电场的合场强为零，其效果相互抵消。 (2)导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直。 (3)净电荷只分布在导体的外表面上。 (4)对于一孤立的带电体，可视为导体处于自己所带电荷的电场之中，达到静电平衡时，也有两个基本特点： ①导体内部的场强处处为零； ②导体所带电荷只能分布在导体的外表面上。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 在真空中A、B处有两个点电荷，电荷量分别为－Q和＋2Q，相距为2l，如果在两个点电荷连线的中点O有一个半径为r(r≪l)的空心金属球，且球心位于O点，如图所示，则球壳上的感应电荷在O处的场强的大小为多少？方向如何？ 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 [名师点评] 求处于静电平衡状态的导体内部的感应 电荷产生的场强大小的方法 (1)先求出外电场场强E外的大小和方向。 (2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0。 (3)由E外＋E感＝0，求出感应电场E感的大小和方向。 返回导航 下页 上页 人教物理 必修第三册 1.导体处于静电平衡时