4.1 静电与静电场（教案）- 高一《电工基础与技能》同步教学（机工版·第2版）

章节课题 4.1 静电与静电场 课时 2节 教 学 目 的 掌握：1.静电的基本概念和基本知识 2.导体的静电平衡条件 了解：1.静电中的空腔导体及静电屏蔽作用 2.静电中的电荷分布情况 3.了解尖端放电现象 重点难点 重点：1.静电的基本知识及其应用 2.导体的静电平衡条件 3.静电屏蔽作用和尖端放电现象 难点：静电中的空腔导体的电场分布 教学方法 课堂讲授与练习相结合，综合学生实际，适当处理教材，因材施教，讲解问题时力求清晰明了，注意引导学生对本课程的兴趣和调动学生的学习积极性，并通过练习加深对所学知识的理解与掌握，尽可能达到好的教学效果，以提高学生的理论水平。 教具及参考书 1.《电工基础》 李梅主编 机械工业出版社 2.《电工电子技术基础》 王兆义主编 高等教育出版社 3.《电工基础》 谭恩鼎主编 高等教育出版社 4.《电工基础》 薛涛主编 高等教育出版社 作业 P95 4-1-1 课 后 小 结 1.静电的概念及产生静电的原因。 2.静电场的概念。 3.电场强度的概念及其方向。 4.静电技术的应用。 5.在电场中的导体，电荷分布在导体的两端，导体内部的电场强度为零。 6.导体的静电平衡条件。 7.电工电子技术中电场屏蔽的理论基础 8. 带电导体的电荷分布情况及其规律。 9.尖端放电现象、尖端放电的利用及危害的避免。 教学内容 4.1 静电与静电场 教学目的 掌握：1.静电的基本概念和基本知识 2.导体的静电平衡条件 了解：1.静电中的空腔导体及静电屏蔽作用 2.静电中的电荷分布情况 3.了解尖端放电现象 技能要求 掌握：静电的应用与危害的防止。 教学内容 4.1.1 什么是静电 带有电荷的物体称为带电，如果物体所带电荷相对静止，称物体带有静电。 在自然界中，各种物质都是由原子组成的，原子是由原子核（原子核带正电）和核外电子（电子带负电）组成。自然界中存在两种电荷：正电荷和负电荷，且同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。正电荷用符号“+”表示；负电荷用符号“－”表示。物体带电的多少用电荷量表示，电荷量的单位为C（库仑），一个电子所带的电荷量为1.6×10-19C。 产生静电的原因一般是由于物体的相互摩擦和带电体的相互感应。在中学物理课中我们学习了摩擦起电，如用丝绸和玻璃棒摩擦可使玻璃棒中的电子转移到丝绸上，使玻璃棒带正电；在工程中使用的静电是用静电发生器产生的，它将低电压通过电子电路升压到20kV～30kV，在它的两个电极上提供静电场。 4.1.2 静电场和电场强度 1．静电场 由实验可知，两个带有电荷的物体之间有力的作用。其受力方向根据所带电荷的极性不同，为同极性相斥；异极性相吸。 教学内容 我们用手推桌子，通过手和桌子直接接触，把力作用到桌子上；马拉车时，通过绳子和车直接接触，将力作用到车上。这些都是通过直接接触进行力的传递。 两个带电物体没有直接接触，力是靠什么传递的呢？在带电体的周围存在一种看不见、摸不着的物质场，这种物质场可传递两个带电物体之间的相互作用力，我们称这种物质场为电场。电场是由电荷激发的，有电荷就有电场，电场和电荷同生同灭。电荷量大，激发的电场就强；电荷量小，激发的电场就弱。由静电荷激发的电场称为静电场。 2．电场强度 在带电体（带有电荷的物体）的周围存在着电场，电场对其它带电体有力的作用。为了衡量电场的强弱，引入了电场强度的概念，其定义为：在电场中的任一点，实验电荷所受电场力F 与电荷量Q 之比，称为该点的电场强度，用E 表示，其数学表达式为 （4-1） 式中，F 的单位是N （牛顿），Q 的单位是C （库仑），E 的单位是N/C（牛/库）。电场强度是矢量，其方向与正电荷在该点所受力的方向相同。 图4-1 是用电力线表示的电场方向，每点电力线的方向就是该点电场强度的方向。 a)正电荷电场方向 b) 负电荷电场方向 c) 匀强电场方向 图4-1 电场方向 教学内容 4.1.3静电场中的导体 当将不带电的导体（金属）放入电场中，导体中的自由电荷在电场力的作用下，要进行重新分布。当导体中的电荷形成的电场与外电场达到新的平衡时，导体中的电荷才停止移动。 1. 导体的静电平衡条件 当将不带电的（导体中的正负电荷中和，不显电性）导体放入由正电荷激发的电场E0中，如图4-2所示。导体在外电场的作用下，负电荷受引力向左移动；正电荷受斥力向右移动。由于导体的两端产生了电荷的堆积，在导体内形成一新的附加电场