第2讲 电场 电场强度 讲义 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册
2026-09-05
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摘要:
本讲义聚焦电场强度、电场线、静电平衡及静电的利用与防护核心知识点,从电场强度的定义与公式(含定义式与决定式对比)切入,通过电场线形象描述电场分布,再到静电平衡状态特征及电荷分布,最终延伸至静电屏蔽、尖端放电等应用,构建从概念到应用的学习支架。
该资料通过表格对比深化物理观念(如E=F/q与E=kQ/r²的辨析),例题设计(如场强叠加、电场线分布规律分析)培养科学思维,结合图像辅助理解。课中助力教师清晰授课,课后学生可通过知识点梳理与例题强化,有效查漏补缺,提升知识应用能力。
内容正文:
第2讲——电场与电场强度(讲义)
目 录
知识点1—— 电场强度 1
知识点2—— 电场线 3
知识点3——静电平衡 7
知识点4——静电的利用与防护 8
知识点1—— 电场强度
(1)两种不同功能的电荷
(i)试探电荷:电荷量和体积都很小,用来研究电场各点的性质的点电荷。
(ii)场源电荷:激发电场的电荷。
(2)电场强度
(i)定义:放入电场中某点的试探电荷所受静电力与它的电荷量之比叫作该点的电场强度。
(ii)物理意义:表示电场的强弱和方向。
(iii)定义式:,单位为牛每库,符号为N/C。 点电荷的场强公式:
(iv)方向:电场强度的方向与正电荷所受静电力的方向相同,与负电荷所受静电力的方向相反。
·
公式E=与E=k的比较∶
公式
E=
E=k
物理意义
定义式
决定式
适用范围
一切电场
真空中点电荷的电场
Q或q的意义
q表示引入电场的试探电荷的电荷量
Q表示产生电场的点电荷的电荷量
关系理解
E用F与q的比值来表示,但E的大小与F、q大小无关
E不仅用Q、r来表示,且E∝Q,E∝
温馨提醒∶由E=k知,离某点电荷越远的地方电场强度越小。以点电荷为圆心,半径为r的球面上,各点的电场强度大小相等,方向不同。(2)正点电荷的电场方向由正电荷指向无穷远,负点电荷的电场方向由无穷远指向负电荷。
例1 【电场强度】概念和公式的辨析
1. (多选)(25-26高二上·福建福州·期中)关于电场强度,下列说法正确的是( )
A.,但若试探电荷带电量q减半,则电场力F必减半
B.适用于点电荷,当时,电场强度将无限大
C.电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的静电力的方向
D.在以一个点电荷为球心,r为半径的球面上,各点的场强大小均相等
【答案】AD
【知识点】电场强度的定义和单位、点电荷与均匀球体(球壳)周围的场强
【详解】A.电场强度E由电场本身决定,与试探电荷电量无关。在同一点,电场强度不变,根据,可知若试探电荷电量q减半,则电场力F减半,故A正确;
B.公式适用于点电荷,但当时,点电荷模型失效,公式不成立,电场强度并非无限大,故B错误;
C.电场中某点的场强方向定义为正电荷在该点受到的电场力方向。若放置负电荷,其受到的静电力方向与场强方向相反,故C错误;
D.对于点电荷,根据,可知在以点电荷为球心、 为半径的球面上,各点到点电荷的距离相等,因此场强大小均相等(方向不同),故D正确。
故选AD。
例2 【场强叠加】多个电场的矢量合成
2.
(25-26高二上·福建泉州·阶段检测)如图所示,以 为圆心、 为半径的圆与坐标轴的交点分别为 、 、 、 ,空间有方向与轴正方向相同的匀强电场,同时在 点固定一个电荷量为的点电荷。如果把一个电荷量为的试探电荷放在 点,则恰好平衡,静电力常量为 ,则:
(1)匀强电场的场强大小为多少?
(2) 、 两点的实际场强大小分别为多少?
【答案】(1)
(2),
【知识点】电场强度的叠加法则、点电荷与均匀球体(球壳)周围的场强
【详解】(1)电荷量为的试探电荷放在 点,恰好平衡,则有
解得
(2)正点电荷形成的电场的场强方向从圆心沿半径方向向外,故在a点,点电荷的场强方向沿x轴正方向,实际场强大小为
在d点,点电荷的场强方向沿y轴正方向,实际场强为两个等大、互相垂直的场强的合成,即
知识点2—— 电场线
1.电场线的定义:电场线是人为引入的、用来形象描述电场分布的一簇曲线。电场线上每点的切线方向表示该点的场强方向,电场线的疏密表示场强的大小。
2.电场线的特点
①电场线从正电荷(或无穷远)出发,终止于负电荷(或无穷远)。
②电场线不相交,也不闭合(静电场中)。
③电场线的疏密程度反映场强的大小,电场线越密,场强越大。
④电场线是假想的曲线,实际并不存在。
3.几种常见的电场线分布情况
电场
电场线
简要描述
正点电荷
以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小相等,方向不同
负点电荷
以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小相等,方向不同
等量同种点电荷
1.由左向右,两点电荷之间连线上的电场强度先变小后变大。连线中点O处电场强度为零
2.两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远,电场强度先变大后变小
3.关于O点对称的两点电场强度等大反向
等量异种点电荷
1.由左向右,两点电荷之间连线上的电场强度先变小后变大
2.从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远,电场强度逐渐变小
3.关于O点对称的两点电场强度等大同向
例3 【电场线】等量点电荷周围的电场线分布规律
3.
(多选)(25-26高二上·福建三明·期中)用电场线能直观、方便地比较电场中各点电场的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是电场中的一些点:是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上关于点对称的两点,B、C和A、D也关于点对称。则( )
A.B、C两点场强大小相等,方向相反 B.A、D两点场强大小相等,方向相反
C.E、O、F三点比较,点场强最强 D.、、三点比较,点场强最弱
【答案】CD
【知识点】异种等量点电荷电场线分布
【详解】A.根据电场线分布,结合对称性可得,B、C两点场强大小和方向都相同,故A错误;
B.根据电场线分布,结合对称性可得,A、D两点场强大小相等,方向相同,故B错误;
C.E、O、F三点比较,O点电场线最密集,则O点场强最强,故C正确;
D.、、三点比较,O点电场线最稀疏,则O点场强最弱,故D正确。
故选CD。
例4 【电场线】不等量点电荷周围的电场线分布规律
4.
(多选)(25-26高二上·福建福州·阶段检测)如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图,左侧点电荷带电荷量为,右侧点电荷带电荷量为,P、Q两点关于两点电荷连线对称。下列说法中正确的是( )
A.P、Q两点的电场强度相同
B.M点的电场强度大于N点的电场强度
C.在两点电荷连线上,中点处的电场强度最小
D.在M点由静止释放一个正的试探电荷,电荷不会沿电场线通过P点
【答案】BD
【知识点】不等量点电荷或多个点电荷周围的电场分布规律、根据电场线的疏密比较电场强弱
【详解】A.电场强度是矢量,P、Q两点关于连线对称,场强大小相等,但方向不同,因此电场强度不同,A错误;
B.电场线的疏密表示场强大小,由图可知M点电场线比N点更密,因此M点电场强度大于N点,B正确;
C.由电场线分布可知,在两点电荷连线上,中点处的电场线不是最稀疏的,则电场强度不是最小,C错误;
D.只有电场线为直线,且初速度为零(或初速度沿电场线方向)时,试探电荷才会沿电场线运动。本题中M到P的电场线是曲线,正电荷受力沿电场线切线方向,与速度方向不共线,因此电荷不会沿电场线运动到P点,D正确。
故选BD。
例5 【电场线】电场线图像信息读取
5. (2024衡水实验中学高二阶段练习)某区域的电场线分布如图,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始仅在电场力作用下运动到A点,取O点为坐标原点,沿直线向右为x轴正方向,粒子的重力忽略不计。粒子在由O点到A点运动过程中,加速度大小a随时间t的变化图线可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】带正电的粒子从O点向A点运动过程中,电场线先变疏再变,电场强度先变小,后变大,故电场力和粒子的加速度也是先变小,后变大,即加速度不可能一直增大或者一直减小,ACD错误,B正确。
故选B。
知识点3——静电平衡
(1)静电平衡:导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。
(2)静电平衡状态的特征
① 处于静电平衡状态的导体,内部的电场强度处处为零。
② 处于静电平衡状态的导体,外部表面附近任何一点的电场强度方向必跟该点的表面垂直。
③ 处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,导体的表面为等势面。
(3)导体上电荷的分布:
a.导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的表面
b.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,凹陷的位置几乎没有电荷。
例6 【静电平衡】静电平衡特点与概念辨析
6. (多选)(23-24高二上·福建福州·阶段检测)下列说法正确的是( )
A.静电平衡时,导体内的自由电子不再定向移动
B.处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场下与附加电场的矢量和为零,即导体内部的电场强度处处为零
C.静电平衡时,导体内部表现为电中性。电荷都分布在外表面,导体内部没有净电荷
D.用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器,则验电器箔片能张开
【答案】ABC
【知识点】静电平衡
【详解】A.静电平衡时,导体内场强为零,导体内的自由电子不再定向移动,故A正确;
B.处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场下与附加电场的矢量和为零,即导体内部的电场强度处处为零,故B正确;
C.静电平衡时,导体内部表现为电中性。电荷都分布在外表面,导体内部没有净电荷,故C正确;
D.用金属网把验电器罩起来,验电器处于静电平衡,使带电金属球靠近验电器,验电器箔片不会张开,故D错误。
故选ABC。
例7 【静电平衡】静电平衡状态下导体的电场特点
7. (23-24高二上·福建三明·阶段检测)如图所示,长为L的导体棒AB原来不带电,现将一个带正电的点电荷q放在导体棒的中心轴线上,且距离导体棒的A端为R,O为AB的中点。当导体棒达到静电平衡后,下列说法正确的是( )
A.A端带正电,B端带负电
B.A端电势比B端电势低
C.感应电荷在O点的场强方向沿虚线向左
D.点电荷q对处在O点的电子没有电场力
【答案】C
【知识点】利用静电平衡求场强、静电平衡
【详解】A.根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引可知,导体棒AB中的负电荷受到正电荷q的吸引作用,所以当导体棒AB达到静电平衡后,A端带负电,B端带正电,故A错误;
B.处于静电平衡下的导体是个等势体,其表面是等势面,所以导体棒表面各点电势相等,故B错误;
C.处于静电平衡下的导体内部场强处处为零,感应电场和外电场的合场强为零,所以感应电荷在O点的场强与点电荷q的场强等大反向,点电荷q在O点产生的场强向右,所以感应电荷在O点的场强方向沿虚线向左,故C正确;
D.点电荷q对处在O点的电子有电场力的作用,故D错误。
故选C。
知识点4——静电的利用与防护
一、静电屏蔽
1.定义:导体壳(或金属壳)内达到静电平衡后,外电场对内部不会产生影响,金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。
2.实质:实质是利用了静电感应现象,使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场的电场强度矢量和为零。
应用:(1)生活中有很多对静电屏蔽的应用,以此来保护壳内仪器不受外加电场影响。例如:电子仪器外部加装金属壳,通信电缆外面包有一层金属网,高压线路检修人员要穿屏蔽服。
(2)静电屏蔽不一定要用密封的金属容器,金属网也能起到屏蔽的作用,在野外的高压输电线的三条输电线上方还有两条导线,它们的作用就是与大地相连形成一个稀疏的金属网,以此来保护高压输电线不受雷击。
二、尖端放电
1.空气的电离:导体尖端的电荷密度很大,附近的电场很强,强电场作用下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、负电荷分离的现象。
2.尖端放电:所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引,而与尖端上电荷中和
尖端放电的应用与防止:
(1)应用:避雷针是利用尖端放电原理保护建筑物等避免雷击的一种设施。
(2)防止:高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。
三、静电的应用
1.静电作用核心原理
(1)静电感应:导体在电场作用下,内部自由电荷重新分布,使导体两端出现等量异种电荷的现象,是多数静电应用的基础原理。
(2)带电体特性:带电物体能够吸引轻小不带电物体,异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥,静电应用均依托该电学规律实现。
(3)电场力作用:带电微粒在电场中会受到恒定电场力,发生定向移动,可实现微粒的分离、吸附、定向排布。
2.静电的应用场景:静电除尘、静电复印、静电喷漆、静电植绒
四、静电的危害与防治
(1)危害
①雷雨云的雷鸣电闪。云层向地面的放电现象,有可能造成人畜伤亡、击毁树木房屋、造成停电事故、酿成飞行事故、引发森林大火、干扰无线电通信等。
②在存放易燃易爆品或产生粉尘、油雾较多的生产场所,静电火花极易点燃这些易燃物质,引起爆炸和火灾。
③静电放电可能引起电子设备的故障,造成电磁干扰。静电放电还可能导致火箭和卫星发射失败,干扰航天飞行器的运行。
④静电放电还可以击穿集成电路和精密的电子元件。
(2)静电危害的防治
①要尽快导走多余电荷,避免静电积累。
②调节空气的湿度。空气的湿度增大后,原来绝缘体的表面变得潮湿,从而成为导体,一些地方积累的电荷容易随时放出,无法进一步积累。潮湿的天气里不容易做好静电实验,也是这个道理。
③在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风、消除金属火花的引爆条件。
④给导体加一个金属尖端,就能把积累的电荷由尖端放走,这称为尖端放电。
例8 【静电屏蔽】空腔导体的静电屏蔽现象
8. (25-26高二上·福建厦门·阶段检测)如图,在天花板和固定的空心金属球腔体内分别用细棉线吊着带电小球A、B,那么A、B两小球的情况是( )
A.A偏,B不偏 B.A不偏,B偏 C.A、B都不偏 D.A、B都偏
【答案】A
【知识点】静电屏蔽
【详解】由于静电屏蔽,空心金属球腔体内场强为零,则小球B不受电场力,不会偏离竖直方向,根据静电感应原理可知,空心金属球腔体靠近小球A的一侧带负电,则小球A和空心金属球腔体之间由于异种电荷相互吸引,小球A会向右偏离竖直方向。
故选A。
例9 【静电的利用与防护】
9. (判断题)(24-25高二上·全国·课后作业)判断下列说法的正误。
(1)静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为0。( )
(2)静电平衡时导体内的自由电子不再定向移动。( )
(3)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。( )
(4)用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器,则验电器箔片张开。( )
(5)飞机轮上装有拖地线,油罐车后面拖条铁链都可以把静电导入大地。( )
【答案】(1)正确(2)正确(3)错误(4)错误(5)正确
【知识点】静电屏蔽、静电平衡、尖端放电
【详解】(1)处于静电平衡状态的导体,其内部自由电子处于平衡状态,故不受电场力,说明导体内部电场处处为零,故正确;
(2)静电平衡状态下的导体内部场强处处为零,导体内的自由电子不再定向移动。故正确;
(3)当带电云层靠近建筑物时,避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电,逐渐中和云中的电荷,使建筑物免遭雷击,其原理为尖端放电,故错误;
(4)用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器,则验电器箔片不能张开,故错误;
(5)飞机轮上装有拖地线,油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地,故正确。
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第2讲——电场与电场强度(讲义)
目 录
知识点1—— 电场强度 1
知识点2—— 电场线 3
知识点3——静电平衡 7
知识点4——静电的利用与防护 8
知识点1—— 电场强度
(1)两种不同功能的电荷
(i)试探电荷:电荷量和体积都很小,用来研究电场各点的性质的点电荷。
(ii)场源电荷:激发电场的电荷。
(2)电场强度
(i)定义:放入电场中某点的试探电荷所受静电力与它的电荷量之比叫作该点的电场强度。
(ii)物理意义:表示电场的强弱和方向。
(iii)定义式:,单位为牛每库,符号为N/C。 点电荷的场强公式:
(iv)方向:电场强度的方向与正电荷所受静电力的方向相同,与负电荷所受静电力的方向相反。
·
公式E=与E=k的比较∶
公式
E=
E=k
物理意义
定义式
决定式
适用范围
一切电场
真空中点电荷的电场
Q或q的意义
q表示引入电场的试探电荷的电荷量
Q表示产生电场的点电荷的电荷量
关系理解
E用F与q的比值来表示,但E的大小与F、q大小无关
E不仅用Q、r来表示,且E∝Q,E∝
温馨提醒∶由E=k知,离某点电荷越远的地方电场强度越小。以点电荷为圆心,半径为r的球面上,各点的电场强度大小相等,方向不同。(2)正点电荷的电场方向由正电荷指向无穷远,负点电荷的电场方向由无穷远指向负电荷。
例1 【电场强度】概念和公式的辨析
1. (多选)(25-26高二上·福建福州·期中)关于电场强度,下列说法正确的是( )
A.,但若试探电荷带电量q减半,则电场力F必减半
B.适用于点电荷,当时,电场强度将无限大
C.电场中某点的场强方向就是该点所放电荷受到的静电力的方向
D.在以一个点电荷为球心,r为半径的球面上,各点的场强大小均相等
例2 【场强叠加】多个电场的矢量合成
2.
(25-26高二上·福建泉州·阶段检测)如图所示,以 为圆心、 为半径的圆与坐标轴的交点分别为 、 、 、 ,空间有方向与轴正方向相同的匀强电场,同时在 点固定一个电荷量为的点电荷。如果把一个电荷量为的试探电荷放在 点,则恰好平衡,静电力常量为 ,则:
(1)匀强电场的场强大小为多少?
(2) 、 两点的实际场强大小分别为多少?
知识点2—— 电场线
1.电场线的定义:电场线是人为引入的、用来形象描述电场分布的一簇曲线。电场线上每点的切线方向表示该点的场强方向,电场线的疏密表示场强的大小。
2.电场线的特点
①电场线从正电荷(或无穷远)出发,终止于负电荷(或无穷远)。
②电场线不相交,也不闭合(静电场中)。
③电场线的疏密程度反映场强的大小,电场线越密,场强越大。
④电场线是假想的曲线,实际并不存在。
3.几种常见的电场线分布情况
电场
电场线
简要描述
正点电荷
以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小相等,方向不同
负点电荷
以点电荷为球心的球面上各点电场强度大小相等,方向不同
等量同种点电荷
1.由左向右,两点电荷之间连线上的电场强度先变小后变大。连线中点O处电场强度为零
2.两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远,电场强度先变大后变小
3.关于O点对称的两点电场强度等大反向
等量异种点电荷
1.由左向右,两点电荷之间连线上的电场强度先变小后变大
2.从两点电荷连线中点O沿中垂线到无限远,电场强度逐渐变小
3.关于O点对称的两点电场强度等大同向
例3 【电场线】等量点电荷周围的电场线分布规律
3.
(多选)(25-26高二上·福建三明·期中)用电场线能直观、方便地比较电场中各点电场的强弱。如图甲是等量异种点电荷形成电场的电场线,图乙是电场中的一些点:是电荷连线的中点,E、F是连线中垂线上关于点对称的两点,B、C和A、D也关于点对称。则( )
A.B、C两点场强大小相等,方向相反 B.A、D两点场强大小相等,方向相反
C.E、O、F三点比较,点场强最强 D.、、三点比较,点场强最弱
例4 【电场线】不等量点电荷周围的电场线分布规律
4.
(多选)(25-26高二上·福建福州·阶段检测)如图所示是一对不等量异种点电荷的电场线分布图,左侧点电荷带电荷量为,右侧点电荷带电荷量为,P、Q两点关于两点电荷连线对称。下列说法中正确的是( )
A.P、Q两点的电场强度相同
B.M点的电场强度大于N点的电场强度
C.在两点电荷连线上,中点处的电场强度最小
D.在M点由静止释放一个正的试探电荷,电荷不会沿电场线通过P点
例5 【电场线】电场线图像信息读取
5. (2024衡水实验中学高二阶段练习)某区域的电场线分布如图,其中间一根电场线是直线,一带正电的粒子从直线上的O点由静止开始仅在电场力作用下运动到A点,取O点为坐标原点,沿直线向右为x轴正方向,粒子的重力忽略不计。粒子在由O点到A点运动过程中,加速度大小a随时间t的变化图线可能正确的是( )
A. B.
C. D.
知识点3——静电平衡
(1)静电平衡:导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。
(2)静电平衡状态的特征
① 处于静电平衡状态的导体,内部的电场强度处处为零。
② 处于静电平衡状态的导体,外部表面附近任何一点的电场强度方向必跟该点的表面垂直。
③ 处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,导体的表面为等势面。
(3)导体上电荷的分布:
a.导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的表面
b.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,凹陷的位置几乎没有电荷。
例6 【静电平衡】静电平衡特点与概念辨析
6. (多选)(23-24高二上·福建福州·阶段检测)下列说法正确的是( )
A.静电平衡时,导体内的自由电子不再定向移动
B.处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场下与附加电场的矢量和为零,即导体内部的电场强度处处为零
C.静电平衡时,导体内部表现为电中性。电荷都分布在外表面,导体内部没有净电荷
D.用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器,则验电器箔片能张开
例7 【静电平衡】静电平衡状态下导体的电场特点
7. (23-24高二上·福建三明·阶段检测)如图所示,长为L的导体棒AB原来不带电,现将一个带正电的点电荷q放在导体棒的中心轴线上,且距离导体棒的A端为R,O为AB的中点。当导体棒达到静电平衡后,下列说法正确的是( )
A.A端带正电,B端带负电
B.A端电势比B端电势低
C.感应电荷在O点的场强方向沿虚线向左
D.点电荷q对处在O点的电子没有电场力
知识点4——静电的利用与防护
一、静电屏蔽
1.定义:导体壳(或金属壳)内达到静电平衡后,外电场对内部不会产生影响,金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。
2.实质:实质是利用了静电感应现象,使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场的电场强度矢量和为零。
应用:(1)生活中有很多对静电屏蔽的应用,以此来保护壳内仪器不受外加电场影响。例如:电子仪器外部加装金属壳,通信电缆外面包有一层金属网,高压线路检修人员要穿屏蔽服。
(2)静电屏蔽不一定要用密封的金属容器,金属网也能起到屏蔽的作用,在野外的高压输电线的三条输电线上方还有两条导线,它们的作用就是与大地相连形成一个稀疏的金属网,以此来保护高压输电线不受雷击。
二、尖端放电
1.空气的电离:导体尖端的电荷密度很大,附近的电场很强,强电场作用下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、负电荷分离的现象。
2.尖端放电:所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引,而与尖端上电荷中和
尖端放电的应用与防止:
(1)应用:避雷针是利用尖端放电原理保护建筑物等避免雷击的一种设施。
(2)防止:高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。
三、静电的应用
1.静电作用核心原理
(1)静电感应:导体在电场作用下,内部自由电荷重新分布,使导体两端出现等量异种电荷的现象,是多数静电应用的基础原理。
(2)带电体特性:带电物体能够吸引轻小不带电物体,异种电荷相互吸引、同种电荷相互排斥,静电应用均依托该电学规律实现。
(3)电场力作用:带电微粒在电场中会受到恒定电场力,发生定向移动,可实现微粒的分离、吸附、定向排布。
2.静电的应用场景:静电除尘、静电复印、静电喷漆、静电植绒
四、静电的危害与防治
(1)危害
①雷雨云的雷鸣电闪。云层向地面的放电现象,有可能造成人畜伤亡、击毁树木房屋、造成停电事故、酿成飞行事故、引发森林大火、干扰无线电通信等。
②在存放易燃易爆品或产生粉尘、油雾较多的生产场所,静电火花极易点燃这些易燃物质,引起爆炸和火灾。
③静电放电可能引起电子设备的故障,造成电磁干扰。静电放电还可能导致火箭和卫星发射失败,干扰航天飞行器的运行。
④静电放电还可以击穿集成电路和精密的电子元件。
(2)静电危害的防治
①要尽快导走多余电荷,避免静电积累。
②调节空气的湿度。空气的湿度增大后,原来绝缘体的表面变得潮湿,从而成为导体,一些地方积累的电荷容易随时放出,无法进一步积累。潮湿的天气里不容易做好静电实验,也是这个道理。
③在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风、消除金属火花的引爆条件。
④给导体加一个金属尖端,就能把积累的电荷由尖端放走,这称为尖端放电。
例8 【静电屏蔽】空腔导体的静电屏蔽现象
8. (25-26高二上·福建厦门·阶段检测)如图,在天花板和固定的空心金属球腔体内分别用细棉线吊着带电小球A、B,那么A、B两小球的情况是( )
A.A偏,B不偏 B.A不偏,B偏 C.A、B都不偏 D.A、B都偏
例9 【静电的利用与防护】
9. (判断题)(24-25高二上·全国·课后作业)判断下列说法的正误。
(1)静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为0。( )
(2)静电平衡时导体内的自由电子不再定向移动。( )
(3)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。( )
(4)用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器,则验电器箔片张开。( )
(5)飞机轮上装有拖地线,油罐车后面拖条铁链都可以把静电导入大地。( )
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