2.3 静电的利用与防护 课件 -2023-2024学年高二上学期物理粤教版（2019）必修第三册

第二章 静电场的应用 粤教版 必修三 第三节 静电的利用与防护 1 新课导入 ▲干燥冬天，用手接触金属时会有触电的针刺感 ▲静电火花引起汽油爆炸 新闻资料 新课导入 ▲自然界的雷电也是一种剧烈的放电现象 自然界中处处都有静电，那看来处处都可能存在危险，我们如何防止静电给我们带来的危害呢？ 新课导入 这些放电现象，有什么共同点吗？ 带电体 带电体 导体 导体 复习回顾 - + + C A B 能否用金属的微观结构模型来解释静电感应现象呢？ ？ 思考 金属的微观结构模型 5 静电平衡 01 问题：把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，根据金属的微观结构模型，自由电子怎样移动呢？ E0 A C B D 自由电子定向移动 6 静电平衡 01 A B C D - - - A B C D +++ 电场力的作用下，自由电子发生定向移动。 自由电子的定向移动导致电子在AB端集聚，CD端正电荷“暴露”出来。 AB端感应出负电荷、CD端感应出正电荷。 E0 E0 E0 A B C D 问题：自由电子定向移动会导致怎样的情况发生呢？ 7 静电平衡 01 - - + + - - + + 问题：导体内自由电子的定向移动会一直进行下去吗？两端的感应电荷会无限制增加吗？ 导体两侧感应出的正、负电荷会在导体内部产生一个反方向的感应电场E’ E’ E0 E0 E0 感应电场与外电场叠加抵消（E=E’），直到导体内部各点的电场强度E=0 导体内自由电子不再发生定向移动，达到静电平衡状态 8 静电平衡的特点 02 2.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零（各点合场强）,即E内合=0，实质是E0=E’ 。 3.处于静电平衡状态下的导体，导体表面场强垂直表面 1.金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 （由于电荷是以光速移动，所以放入电场后马上达到静电平衡） 静电平衡状态下导体的特点： 那么，处于静电平衡状态下的导体中的电荷又是怎样分布的呢？ E内合=E0 - E’=0 4.导体为等势体，表面为等势面 9 关于静电平衡，下列说法中正确的是( ) A．当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势一定相等 B．当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向一定与导体的表面垂直 C．绝缘体也有静电平衡状态 D．达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面 ABD 导体上电荷的分布 PART 02 A B C D - - - +++ E0 E0 A B C D 导体上电荷的分布 导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面 12 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 导体上电荷的分布 13 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 导体上电荷的分布 静电平衡时导体上电荷的分布特点 【特点2】：在导体表面 , 越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大 , 凹陷的位置几乎没有电荷。 【特点1】:静电平衡时导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。（这里电荷指的是净电荷） 一头粗一头细的导体 导体上越尖锐的地方电荷的密度越大，周围的场强也越大 均匀球形导体 尖端放电 PART 03 新知探究 问题：感应起电时，导体达到静电平衡状态，此时电荷分布在导体外表面，不发生定向移动，怎么会产生放电现象呢？ 实验观察 实验观察：感应起电机的放电现象 实验观察 实验观察：感应起电机的放电现象 刚开始摇动手柄时，两个小球间没有放电火花 继续摇动手柄到一定程度时，两个小球间有放电火花产生 当金属小球电荷积累到一定程度时，才会发生放电现象。 放电现象的原理 01 问题：小球外表面电荷积累越多，电荷密度越大，则小球外部的电场强度越大。这样的一个强电场会造成什么结果呢？ 20 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。 放电现象的原理 01 问题：小球外表面电荷积累越多，电荷密度越大，则小球外部的电场强度越大。这样的一个强电场会造成什么结果呢？ 21 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。电离产生的带电粒子与导体上的电荷中和 放电现象的原理 01 问题：小球外表面电荷积累越多，电荷密度越大，则小球外部的电场强度越大。这样的一个强电场会造