第一章 靜電場 7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 課前預(yù)習(xí) 1 靜電感應(yīng)現(xiàn)象處于電場中的導(dǎo)體 由于 的作用 電荷出現(xiàn) 的現(xiàn)象 2 靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體中 包括表面上 沒有電荷 的狀態(tài) 靜電平衡狀態(tài) 電場力 重新分布 定向移動(dòng) 3 靜電平衡狀態(tài)的特征 1 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體 內(nèi)部的場強(qiáng) 2 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體 外部表面附近任何一點(diǎn)的場強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面 3 處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè) 導(dǎo)體的表面為 處處為零 垂直 等勢體 等勢面 1 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷 電荷只分布在導(dǎo)體的 2 在導(dǎo)體表面 越尖銳的位置 電荷的密度 單位面積的電荷量 凹陷的位置 電荷 導(dǎo)體上電荷的分布 外表面上 越大 幾乎沒有 1 電離在導(dǎo)體尖端強(qiáng)電場的作用下 使空氣分子中的 分離 這種現(xiàn)象叫做空氣的電離 2 尖端放電由于導(dǎo)體尖端的 很大 其附近電場 使周圍中性空氣分子電離 變成帶電離子 這些帶電粒子在強(qiáng)電場加速下 會(huì)使更多的空氣分子電離 產(chǎn)生大量的 與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子被 到尖端 跟尖端上的電荷 這相當(dāng)于尖端 電荷 這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電 尖端放電 正負(fù)電荷 電荷密度 很強(qiáng) 帶電粒子 吸引 中和 失去 3 應(yīng)用和防止 1 應(yīng)用 是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施 2 防止 高壓設(shè)備中導(dǎo)體的 會(huì)減少電能的損失 避雷針 表面盡量光滑 1 定義當(dāng)金屬外殼達(dá)到靜電平衡時(shí) 內(nèi)部 電場 因而金屬的外殼會(huì)對其 起保護(hù)作用 使它 不受 影響的現(xiàn)象 2 應(yīng)用電學(xué)儀器外面有 野外高壓線上方還有 與大地相連 都是利用靜電屏蔽現(xiàn)象消除外電場的影響 靜電屏蔽 沒有 內(nèi)部 內(nèi)部 外部電場 金屬殼 兩條導(dǎo)線 判一判 1 靜電平衡時(shí) 導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再運(yùn)動(dòng) 2 靜電平衡時(shí) 導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)為零 3 靜電平衡時(shí) 導(dǎo)體電勢為零 4 靜電平衡時(shí) 導(dǎo)體內(nèi)部表現(xiàn)為電中性 電荷都分布在外表面 導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷 5 一個(gè)孤立的帶電體 在自身所帶電荷的電場中 處于靜電平衡狀態(tài) 不具有靜電平衡的特點(diǎn) cd 解析 表面具有突出尖端的導(dǎo)體 在尖端的電荷分布密度很大 使得其周圍電場很強(qiáng) 就可能使其周圍的空氣發(fā)生電離而引發(fā)尖端放電 因此不要在大樹下避雨 別停留在山頂 山脊的涼亭等地方 快速開摩托 快騎自行車和在雨中狂奔 身體的跨步越大 電壓就越大 雷電也越容易傷人 在空曠地帶使用手機(jī)通話 手機(jī)很有可能成為閃電的放電對象 解析 若用金屬制作家用電視機(jī) 收音機(jī)外殼 用電器的金屬外殼就形成靜電屏蔽 電磁信號就難以被電視機(jī) 收音機(jī)這類電磁波接收器接收 電視機(jī) 收音機(jī)就不能正常工作 課內(nèi)探究 提示 1 不是 2 有 3 能 圖略 探究一對靜電平衡及其特點(diǎn)的理解 1 靜電平衡實(shí)質(zhì) 1 在達(dá)到靜電平衡的過程中 外電場引起導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動(dòng)使導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷 感應(yīng)電荷的電場和外電場方向相反 使合場強(qiáng)減小 隨著感應(yīng)電荷的繼續(xù)增加 合場強(qiáng)逐漸減小 直至合場強(qiáng)為零 自由電荷的定向移動(dòng)停止 2 靜電平衡的條件 導(dǎo)體內(nèi)部的合場強(qiáng)為零 即e合 0 3 靜電平衡導(dǎo)體的電荷分布特點(diǎn) 內(nèi)外表面分布不同 電荷都分布在外表面 導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷 感應(yīng)電荷分布于導(dǎo)體兩端 電性相反 電量相等 遠(yuǎn)同近異 如圖甲所示 凈電荷在導(dǎo)體表面分布不均勻 導(dǎo)體表面尖銳處電荷分布密集 平滑處電荷分布稀疏 凹陷處幾乎沒有電荷 如圖乙所示 特別提醒 1 一個(gè)孤立的帶電體 在自身所帶電荷的電場中 處于靜電平衡狀態(tài) 具有靜電平衡的所有特點(diǎn) 2 人與大地都是導(dǎo)體 在人摸 觸 導(dǎo)體的過程中 帶電體 人 大地組成一個(gè)新導(dǎo)體 達(dá)到靜電平衡狀態(tài) bcd 解題指導(dǎo) 正確理解處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點(diǎn)是處理此類問題的關(guān)鍵 解析 金屬板左側(cè)接地 金屬板與地球形成了一個(gè)導(dǎo)體 金屬板相當(dāng)于近端 而地球相當(dāng)于遠(yuǎn)端 根據(jù)感應(yīng)電荷 近異遠(yuǎn)同 的分布特點(diǎn) a錯(cuò) b對 由處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)可知 a b兩點(diǎn)電勢相等 接地后電勢等于零 c對 金屬板是一個(gè)等勢體 電場線垂直于金屬板表面向左 所以a b兩點(diǎn)的場強(qiáng)方向相同 d對 bc 解析 金屬板在q的電場中達(dá)到靜電平衡時(shí) 金屬板是一個(gè)等勢體 表面是一個(gè)等勢面 表面的電場線與表面垂直 小球所受電場力與金屬板表面垂直 在金屬板上向右運(yùn)動(dòng)的過程中 電場力方向與位移方向垂直 對小球不做功 根據(jù)動(dòng)能定理得知 小球的動(dòng)能不變 速度不變 所以小球做勻速直線運(yùn)動(dòng) 故選bc 提示 飛機(jī)外殼是金屬材料的 它會(huì)在雷擊時(shí)形成靜電屏蔽 保護(hù)飛機(jī)內(nèi)的乘客 探究二對靜電屏蔽的理解 1 靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)靜電屏蔽實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象 使金屬殼內(nèi)的感應(yīng)電荷的電場和外加電場矢量和為零 好像是金屬殼將外電場 擋 在外面 即所謂的屏蔽作用 其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場并存 矢量和為零而已 2 靜電屏蔽的兩種情況 1 金屬殼內(nèi)部不受外部影響如圖 把驗(yàn)電器靠近帶電體 箔片會(huì)張開 但如果把驗(yàn)電器置于金屬網(wǎng)罩內(nèi) 再靠近帶電體 箔片不再張開 說明網(wǎng)罩內(nèi)不受外電場的影響 2 接地的封閉導(dǎo)體殼 內(nèi)部電場對外部沒有影響如一封閉的導(dǎo)體殼內(nèi)部空間某點(diǎn)有一點(diǎn)電荷 q 由于靜電感應(yīng) 導(dǎo)體殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷 其電場線如圖 甲 所示 當(dāng)把導(dǎo)體殼接地后 q在殼內(nèi)的電場對殼外空間就沒有影響了 如圖 乙 所示 特別提醒 1 接地的空腔導(dǎo)體 腔外電場對腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響 腔內(nèi)電場對腔外空間也不產(chǎn)生影響 即內(nèi)外互不影響 2 空腔導(dǎo)體不接地 腔外電場對腔內(nèi)空間不產(chǎn)生影響 腔內(nèi)電場對腔外空間產(chǎn)生影響 ad 解題指導(dǎo) 不接地的空腔物體可以屏蔽外界電場 接地的空腔物體可以屏蔽內(nèi)部的電場 其本質(zhì)都是由于外界電場與感應(yīng)電場疊加的結(jié)果 分析中應(yīng)特別注意分清原電荷產(chǎn)生的電場 感應(yīng)電場以及疊加后的合電場 解析 小紙屑是絕緣體 當(dāng)處于電場中時(shí) 雖不會(huì)像導(dǎo)體一樣出現(xiàn)電荷的定向移動(dòng) 但內(nèi)部的極性分子也會(huì)在電場力的作用下移動(dòng) 使異種電荷一端更靠近施感電荷 因而也會(huì)受到施感電荷的吸引力 a中由于靜電屏蔽 p的電場影響不到導(dǎo)體n的內(nèi)部 即n內(nèi)部無電場 所以s不會(huì)被吸引 a正確 b中n沒有接地 p的電場會(huì)影響到n的外部 即s處有電場 s會(huì)被吸引 c中p和s都處于導(dǎo)體n的外部 s處有電場 會(huì)被吸引 d中n被接地 內(nèi)部電場不影響導(dǎo)體外部 即s處無電場 不會(huì)被吸引 d正確 bc 解析 屏蔽服的作用是在穿用后 使處于高壓電場中的人體外表面各部位形成一個(gè)等勢屏蔽面 從而防護(hù)人體免受高壓電場及電磁波的危害 等勢面說明電勢相等而不是等于0 而電場中的導(dǎo)體內(nèi)的電場強(qiáng)度為0 所以bc正確 ad錯(cuò)誤 素養(yǎng)提升 1 應(yīng)用 靜電應(yīng)用依據(jù)的物理原理幾乎都是讓帶電的物質(zhì)粒子在電場力的作用下 奔向并吸附到電極上 2 危害 靜電由于吸附塵埃會(huì)給印刷 合成纖維等工業(yè)生產(chǎn)帶來危害 靜電對高精密儀器有干擾甚至毀壞作用 靜電的最大危害是有可能因靜電火花點(diǎn)燃某些易燃物質(zhì)而引起爆炸 3 防止 最簡單而又最可靠的辦法是用導(dǎo)線把設(shè)備