2018-2019学年高中物理 第一章 静电场 第7节 静电现象的应用学案 新人教版选修3-1

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1、第7节　静电现象的应用　1．知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导体的特征．　2．知道导体上电荷的分布规律．3．知道什么是尖端放电现象．　4．理解静电屏蔽现象的形成原因．一、静电平衡状态下导体的电场1．静电感应现象：把导体放入电场，导体内部的自由电子在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现异种电荷的现象．2．静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场等于0，导体内的自由电子不再发生定向移动的状态．3．静电平衡状态的特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部的

2、场强处处为0．(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必与这点的表面垂直．(3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面是个等势面．二、导体上电荷的分布静电平衡时，导体上的电荷分布有以下两个特点：1．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面．2．在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷．三、尖端放电和静电屏蔽1．电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，空气中的带电粒子剧烈运动，使空气分子被撞“散”而使正负电荷分离的现象．2．尖端放电：导体尖端的强电场使附

3、近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象．3．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为0，外电场对壳内不会产生影响．4．尖端放电和静电屏蔽的应用、防止(1)尖端放电①应用：避雷针是利用尖端放电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．(2)静电屏蔽的应用①电学仪器和电子设备外面会有金属罩，通讯电缆外面包一层铅皮，可以防止外电场的干扰．②电工高压带电作业时，穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业．判

4、一判　(1)处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场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．(　　)(2)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．(　　)(3)一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，不具有静电平衡的特点．(　　)提示：(1)√　(2)√　(3)×想一想　为什么安装了防盗网的室内手机信号不好，没安防盗网的室内手机信号好？提示：若把手机放入金属网罩中，金属网罩对手机信号起到屏蔽作用，安装防盗网对手机信号有一定影响．故安装了防盗网的室内

5、手机信号不如没安防盗网的室内手机信号好．做一做　长为l的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示．当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小等于________，方向为________．提示：导体棒在点电荷＋q的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任何一点都有两个电场，即外电场——＋q在该点形成的电场E1，感应电场——棒上感应电荷在该点形成的电场E2．达到静电平衡时E2＋E1＝0，题中所求的即为E2，所以可转化为求E1．棒的中点距离点电荷为r＝

6、R＋，于是E2＝E1＝．E2和E1方向相反，方向向左．同理，我们还能求棒中其他点的感应电场的场强．答案：　向左　对静电平衡的理解1．静电平衡状态的实质：由于静电感应，在导体两侧出现等量异种感应电荷，感应电荷在导体内部形成与电场E0反向的电场E′，在导体内任一点E′＝－E0，使得合电场强度E内＝0．2．对孤立带电导体的理解：孤立带电导体，达到静电平衡时，有两个基本特点：一是导体内部的场强处处为零，二是导体所带电荷只能分布在导体的外表面上．导体内部场强为零的本质是：导体表面所带全部电荷在内部任一处产生的电场强度的矢量

7、和为零．3．对静电平衡时导体上电荷的分布的理解(1)实心导体：导体内部无电荷，电荷只分布在导体外表面上．(2)空腔导体：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面上(内表面无电荷)；空腔内有电荷时，内表面因静电感应出现等量的异号电荷，外表面有感应电荷．4．静电平衡的导体的电势：处于静电平衡的导体是等势体，表面是等势面，所以导体表面的电场线应与导体表面垂直．命题视角1　对静电平衡现象的应用　(2018·山东日照一中月考)如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后(　　)A．a端的电势比b端

8、的高B．b端的电势比d点的低C．a端的电势不一定比d点的低D．杆内c处电场强度的方向由a指向b[思路点拨](1)沿电场线方向电势降低．(2)静电平衡时，导体内部场强处处为0，表面是等势面．[解析]　首先画出电场线，沿电场线方向电势降低，b端电势比d点低，B选项正确；金属杆ab在静电平衡后是一个等势体，a端电势等于b端电势，都比d点低，A、C选项均错误；静电平衡后的导体内部