高二物理 选修3-1 1.7静电现象的应用.ppt

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1、第7节　静电现象的应用新课导入：思考：(1)金属导体的微观结构如何？(2)将金属导体放入电场中自由电子怎样移动？E(4)电子的积聚会出现怎样的结果？(3)自由电子会在什么地方积聚？探究一、静电平衡下导体的电场E合=E-E’------(5)最终会出现怎样的现象？E=E’E合=0E’-----+-1．静电感应现象：如图所示，将一不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的电场中，导体内的自由电子在电场力的作用下，逆着电场线方向定向移动，使导体的一侧聚集负电荷，而导体另一侧却聚集等量的正电荷，这种现象就

2、是静电感应现象．2．静电平衡状态：导体上(包括表面)处处无电荷定向移动的状态．3．静电平衡状态导体的特征：(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零．(2)处于静电平衡状态的导体，其外部的场强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，它的表面是个等势面．(1)金属导体建立静电平衡状态的时间极其短暂，只有几微秒；(2)达到静电平衡后，自由电子没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规则的运动；(3)导体达到静电平衡后，内部场强处处为零是指原电场的电

3、场强度E0与导体两端感应电荷产生的场强E′的合场强为零。法拉第圆筒实验结论:平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面.探究二、导体上的电荷分布：净电荷：在金属导体中有大量的自由电子，它们带有负电荷；还有很多失去外层电子的正离子，它们带有正电荷。这就是净电荷。当导体不带电时，导体的正负电荷的电荷量是相等的，我们说导体不带有“净电荷”。当用某种方式使导体的正负电荷的电荷量不相等，比如使自由电子数减少，这时导体就具有了多余的正电荷，即导体带有正的“净电荷”，反之就说导体带有负的“净电荷”。可见所谓

4、“净电荷”是指整个导体或导体的某部分（静电感应时）的正负电荷之差。1．净电荷都分布在导体的表面，导体内部没有净电荷．导体上电荷分布特点：2．净电荷在导体表面分布不均匀，导体表面尖锐处电荷分布密集，平滑处电荷分布稀疏，凹陷处几乎没有电荷，如图所示：探究三、尖端放电思考：避雷针为什么要做成针状的？而高压设备的外表往往却做的非常光滑？2．空气的电离空气是由氧、氮、水蒸气、二氧化碳等多种气体组成的气体混合物，在正常情况下，气体分子不带电（显中性），但在射线、受热及强电场的作用下，空气中的气体分子会失去一

5、些电子，即所谓空气电离。1．尖端放电尖端放电是在强电场作用下，物体尖锐部分发生的一种放电现象。3．尖端放电的应用和防止(1)避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．如图所示，通过避雷针的尖端放电后，建筑物不至于积累过多的电荷而遭雷击．(2)尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑．思考：1.你还知道哪些尖端放电的应用？2.雷雨天应该如何避免雷击？思考：你认为雷雨天呆在木屋和铁皮屋里哪个更安全？探究四、静电屏蔽现象静电屏蔽实验1．现象：如图所示，先使A带电，然后移近

6、验电器B，由于静电感应，B的金属箔片张开；若把B置于金属网罩中，发现B的金属箔片并不张开．2．定义：具有空腔的金属导体在静电平衡状态下，不仅导体内部场强为零，腔内场强也为零，因而置于腔内的物体不受外界电场的影响，这种作用叫静电屏蔽．你知道雷雨天呆在什么屋子里比较安全了吗？3．两种典型的静电屏蔽现象(1)外屏蔽：如图所示，若空腔导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表面将产生等量异号的感应电荷．如果外壳不接地，则外表面会产生与内部带电体等量而同号的感应电荷，此时感应电荷的电场将对外界产生影响，这时空

7、腔导体只能对外电场屏蔽，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽．(2)全屏蔽：如图所示，如果外壳接地，即使内部有带电体存在，这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地．外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽．4．静电屏蔽的应用和防止(1)应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用于科学技术工作中．许多电子仪器外面都套着金属罩；通讯电缆外面包着一层铅皮；高压带电作业人员穿金属网衣；又如电话线从

8、高压线下经过，为了防止高压线对电话线的影响，在高压线与电话线之间装一金属网等，这些都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施．静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用(2)防止：静电屏蔽也可带来不利的影响．如通讯工具在钢筋结构建筑中接收信号较弱；宇宙飞船返回地球大气层时，与大气层的高速摩擦，在飞船周围形成一层等离子体，对飞船产生静电屏蔽作用，导致飞船和地面控制中心的通信联络暂时中断．(1)分析静电屏蔽问题时首先要分清外壳是否接地．(2)实际应用中金属外壳不必严格完全封闭，用金属网罩代替金属壳体也能起到屏蔽作用.20