高中物理人教版《选修3-1》第一章第7节静电现象及其应用

7.静电现象及其应用 摘要：当导体内的自由电荷不再反生定向移动时，导体就处于静电平衡状态，静电平衡状态导体的特征是处于静电平衡状态的导体是一个等势体；其电荷只分布在导体的表面上。 关键词：静电平衡 感应现象 静电屏蔽 尖端放电 教学目标： （1）通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。 （2）通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。 （3）了解尖端放电和静电屏蔽现象，关注生活、生产中的静电现象。 1.静电平衡状态下导体的电场 将一个原来不带电的导体放在场强为E的电场中，导体内部的自由电子受到电场力的作用将向左作定向移动。这样导体的左表面因有多余的电子而带负电，右表面因失去电子而带正电。 （1）感应现象 导体内部的自由电荷由于受到外电场的作用而重新分布的现象.导体两端出现的电荷叫感应电荷。 （2）静电感应现象的原因 当不带电的导体处于电场中时，导体内的自由电子在电场力的作用下逆电场线而定向移动，使导体一侧带负电，而另一侧带上正电。 感应电荷形成一个新的电场 ----感应电场, 和外电场 的方向肯定是相反的，因为导体内的自由电荷是足够多的，所以只要 ,那么自由电荷将继续定向移动，导致 增强，直至 和 大小完全相同。此时，导体内部的合场强就是零，自由电荷的定向移动停止。 （3）静电平衡状态 导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态。 处于静电平衡状态的导体具有下列特征： ①导体内部场强处处为零。如果场强不为零，导体内自由电荷将继续作定向运动，这和静电平衡相悖。 ②导体内部没有净电荷（电荷只分布在导体的表面，导体表面越尖锐的位置电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷）。如果导体内部有净电荷，那么电荷周围的场强不可能为零，这和第一个特征相悖。 ③整个导体是一个等势体。由于特征①，因此在导体内部移动电荷不需要做功，整个导体就是一个等势体，导体表面就是一个等势面。 一个带电体外部的电场线和等势面的分布情况。 地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是常把大地选做零电势体的一个原因。 2.静电屏蔽 （1）静电屏蔽 静电感应现象，可以用来实现静电屏蔽。所谓静电屏蔽，就是设法使某一个空间没有电场，或者将电场限制在某一空间区域内。 用一个导体壳将需要需要屏蔽的东西罩起来，在空腔内可以得到一个没有