9.4.1 静电的防止与利用——静电平衡、尖端放电-【飞黄腾达】2024-2025学年高二物理同步精品备课（人教版2019必修第三册）

第四节 静电的防止与利用 第九章 静电场及其应用 第1课时 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 怎样防止静电带来的危害呢？ 冬天接触门把手触电 加油前触摸静电释放器 新课导入 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI A B C D 把一个不带电的金属导体ABCD放入电场强度为E0的电场会出现怎样的现象? E0 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI A B C D 把一个不带电的金属导体ABCD放入电场强度为E0的电场会出现怎样的现象? ①自由电子怎样移动？ E0 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI A B C D 把一个不带电的金属导体ABCD放入电场强度为E0的电场会出现怎样的现象? ①自由电子怎样移动？ 受电场力作用，向左运动 E0 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 把一个不带电的金属导体ABCD放入电场强度为E0的电场会出现怎样的现象? ②自由电子会在什么地方积聚？ 左侧表面上 A B C D E0 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI ③自由电子的积聚会出现怎样的结果？ 把一个不带电的金属导体ABCD放入电场强度为E0的电场会出现怎样的现象? 导体两侧出现的正、负感应电荷，感应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' A B C D E0 E' 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 两端的感应电荷会无限增加吗？ 不会 行合一 格物致知 想一想 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI ④最终出现什么现象？ 把一个不带电的金属导体ABCD放入电场强度为E0的电场会出现怎样的现象? 感应电荷产生的电场和外电场叠加，使导体内部的叠加电场逐渐减弱。 直到导体内部各点的叠加电场强度 E＝0 自由电子不再发生定向移动(仍在无规则热运动，而不静止) A B C D E0 E' 做一做 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 例题1.长为 l 的导体棒原来不带电，现将一个带正电的点电荷q放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，如图．当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小和方向如何？ 解： 外部点电荷 q 在 O 处产生场强为： E= O 处叠加场强为：0 感应电荷 在 O 处产生场强为： E΄= 方向：沿Oq连线向外 方向：沿Oq连线指向q 例题讲解 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 解： 外部点电荷在 O 处产生场强为： O 处叠加场强为：0 感应电荷在 O 处产生场强为： 方向：沿AB连线向左 方向：沿AB连线向右 1. 在真空中有两个点电荷A和B，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，那么球壳上的感应电荷在O点的场强的大小为多少？方向如何？ A －Q B ＋2Q O E= E΄= = 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 静电平衡 放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态 定义： 静电平衡定义及特点 特点： ①处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零 ②导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI A B C D E0 把一个不带电的金属导体放入电场强度为E0的电场会出现怎样的现象? 行合一 格物致知 想一想 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI A B C D 把一个不带电的金属导体放入电场强度为E0的电场会出现怎样的现象? E0 点电荷会聚集在左侧，主要集中在尖端 行合一 格物致知 想一想 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 静电平衡 放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态 定义： 静电平衡定义及特点 特点： ③导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面 ④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 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 尖端放电 放电现象 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 尖端放电 放电现象 电荷积累到一定程度时，发生放电现象! 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 尖端放电 尖端放电现象 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 尖端放电 尖端放电原理 导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离 空气分子被“撕裂” 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 尖端放电 尖端放电原理 导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离 空气分子被“撕裂” 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 尖端放电 尖端放电的应用 + + + + + + + + + + 避雷针 - - - - - - - - 煤气灶放电针 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 尖端放电 尖端放电的应用 将积累的电荷导入大地，防止产生放电火花 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 尖端放电 尖端放电的应用 电焰灶，是一种利用直流电极持续放电并形成稳定的直流电弧用以加热锅体的设备。电弧是一种气体放电现象，两个电极在一定电压下由气态带电粒子，如电子或离子，维持导电的现象，激发试样产生光谱，也就是肉眼所看到的“电火焰”；电弧也是一种常见的热等离子体，因此电焰灶又称等离子灶 电焰灶 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 尖端放电 尖端放电的应用——电子风 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 尖端放电 尖端放电的应用——雷火炼殿 知识梳理 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 小结 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 1.对于处于静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是（　　） A．内部有自由电子 B．内部各点场强为0 C．导体外表面处的场强为0 D．在导体外表面上，越平坦的位置电荷的密度越大，凹陷处最大 B 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 2.在燃气灶和燃气热水器中，常常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体。点火器的放电电极是钉尖形。这是为什么？与此相反，验电器的金属杆上端却固定一个金属球而不做成针尖状，这又是为什么？ 点火器的放电电极做成钉尖形是为了利用尖端放电现象，使在电压不高的情况下也容易点火。 验电器的金属杆上端固定一个金属球是为了防止出现尖端放电现象，使验电器的电压较高时也不会放电（漏电）。 煤气灶放电针 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 3.一带有绝缘底座的空心金属球壳A带有4×10－8 C的正电荷，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球与球壳A的内壁接触，如图所示，则A、B所带的电荷量分别为( ) A．QA＝1×10－8 C QB＝1×10－8 C B．QA＝2×10－8 C QB＝0 C．QA＝0 QB＝2×10－8 C D．QA＝4×10－8 C QB＝－2×10－8 C B 知识演练 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI 知行合一 格物致知 知行合一 格物致知 FGPHYSICS FEIGEWULI Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 Lavf57.83.100 $$