.,1,7靜電現象的應用,.,2,1靜電平衡狀態：處于電場中的導體內外電場相互疊加，使導體內部電場減弱，直至為零，導體內部自由電子不再發生,_的狀態,定向移動,2空氣的電離：導體尖端的電荷_很大，附近的電場很_，空氣中殘留的帶電粒子在強電場的作用下劇烈運動撞擊空氣中的氣體分子，從而使分子的正負電荷分離的現,象,密度,強,.,3,3尖端放電：所帶電荷與導體尖端的電荷符號_的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷_，,相當于導體從尖端失去電荷的現象,相反,中和,4處于靜電平衡中的導體，內部場強處處為零的原因是,(,),C,A外電場不能進入導體內部B所有感應電荷在導體內部產生的合場強為零C外電場和所有感應電荷的電場在導體內部疊加的結果為零D以上解釋都不正確,.,4,5將懸掛在細線上的帶正電的小球A放在不帶電的固定的金屬空心球殼C內(不和球壁接觸)，另有一個懸掛在細線上的,),B,帶負電的小球B，如圖171所示，于是有(AA往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向BA的位置不變，B往右,圖171,偏離豎直方向CA往左偏離豎直方向，B的位置不變DA和B的位置都不變,.,5,知識點1靜電平衡狀態下導體的電場及其電荷的分布1靜電感應(1)如圖172，將金屬導體置于電場強度為E的電場中，導體內的_在電場力的作用下，將發生,_,自由電子,定向移動,圖172,.,6,(2)如圖173，在導體兩端，積聚_電荷，,即靜電感應現象,等量異種,圖173,圖174,(3)如圖174，感應電荷在導體內部產生電場E，與原電場_只要內部合場強不為零，自由電子就會繼,續做_,疊加,定向移動,.,7,2導體處于靜電平衡狀態(1)如圖175，當內部合場強為_時，即EE,零,時，自由電子不再發生定向移動圖175,圖176,(2)如圖176，處于靜電平衡狀態的導體，內部的電場處,處為_,零,.,8,3討論,(1)若靜電平衡時導體內部場強不為零，會出現什么現象？,(2)若靜電平衡時導體不是等勢體，會出現什么現象？,.,9,(3)若靜電平衡時導體外部表面附近任何一點的場強方向,不與該點的表面垂直，會出現什么現象？,.,10,4研究靜電平衡時導體內表面的電荷圖177(1)現象：圖177甲中，A的箔片_；圖乙,中，A的箔片_.,張開,沒有張開,(2)結論：靜電平衡時，導體內表面_(填“有”或,“沒有”)電荷,沒有,.,11,1靜電平衡狀態下導體的特點,(1)導體內部場強處處為零(不為零則自由電子將繼續移動,直至合場強為零),(2)導體是個等勢體，而且它的表面是個等勢面,(3)導體外部表面附近任何一點的場強方向必跟該點的表,面垂直,.,12,2地球是一個極大的導體，可以認為處于靜電平衡狀態，所以它是一個等勢體這是我們常常把大地選做零電勢體的一個原因,3導體上電荷的分布,(1)導體內部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表面(2)在導體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的,電荷量)越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷,.,13,【例1】(雙選)如圖178所示，Q為帶負電的絕緣小球，AB為一原來不帶電的中性導體且放在Q附近，達到靜電平衡,狀態時，下列判斷正確的是(,),AA端的電勢高于B端的電勢B以無限遠處或大地為電勢零點，導體AB的電勢大于零CA、B兩端電勢相等,D導體內的場強大小均為零,圖178,.,14,解析：達到靜電平衡的導體是等勢體，內部場強處處為零；導體AB因感應起電，左端A帶正電，右端B帶負電，電場線分布如圖179所示，因有電場線從無限遠處到B端、從A端到Q，故導體AB的電勢小于零，高于Q.因導體AB是等勢體，故電場線不可能從A出發到B終止，否則A端電勢將高于B端,圖179,答案：CD,.,15,【觸類旁通】1如圖1710所示，在真空中把一絕緣導體AB向帶,),負電小球P緩慢地靠近的過程中，下列說法不正確的是(AB端的感應電荷越來越多B導體內部場強越來越大C導體的感應電荷在M點產生的場強恒大于在N點產生的場強,圖1710,D穩定時導體中M、N兩點的電勢相等,.,16,知識點2尖端放電,1752年7月在費城一次雷雨天氣中，富蘭克林把風箏放入空中，冒著極大的生命危險，把“天電”引入了萊頓瓶，成功地證實了閃電的特性.1753年他在充分研究了“天電”特性并進行大量實驗的基礎上發現了尖端放電現象，從而發明了避雷針這是人類在征服大自然的道路上邁出的具有重大意義的一步,.,17,圖1711,.,18,討論：,(1)文中的“天電”就是我們日常所說的閃電，閃電是怎,樣產生的？,當雷雨云過境時，云的中下部是強大負電荷中心，云底相對的下墊面變成正電荷中心，于是在云底與地面間形成強電場在地面凸出物如建筑物尖頂、樹木、山頂草、林木、巖石等尖端附近，等電勢面就會很密集，這里電場強度極大，空氣發生電離，因而形成從地表向大氣的尖端放電，這就是閃電的形成原因,.,19,(2)尖端放電：所帶電荷與導體尖端的電荷符號_的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷_，相當,于導體從尖端失去電荷的現象,相反,中和,(3)避雷針：利用_避免雷擊的一種設施,尖端放電,.,20,1空氣的電離：強電場使空氣分子中正負電荷分離的現象2尖端放電的過程：導體尖端的電荷密度大尖端附近的電場強空氣中殘留的帶電粒子劇烈運動空氣電離正負電荷奔向異種電荷尖端失去電荷尖端放電,3避雷針的原理：當帶電的雷雨云接近建筑物時，由于靜電感應，建筑物會感應上與云層相反的電荷，這些電荷會聚集到避雷針的尖端通過尖端放電，這些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣的電荷，達到避免雷擊的目的,.,21,【例2】避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是(,),A云層中帶的電荷被避雷針通過導線導入大地B避雷針的尖端向云層放電，中和了云層中的電荷C云層與避雷針發生摩擦，避雷針上產生的電荷被導入大地D以上說法都不對,解析：帶電荷的云層靠近避雷針時，在避雷針的尖端感應出與云層相反的靜電，達到一定程度就向空中放電，中和云層中的電荷，從而避免遭受雷擊所以只有B正確,答案：B,.,22,【觸類旁通】,2通常情況下空氣是不導電的，但是當在每米長度的電壓達到6.0105V時，空氣將被電離而發生放電現象已知某次閃電的長度為500m，發生閃電前瞬間兩云層之間的電壓大約為多少？,解：因為閃電時，每米長度的電壓達到6.0105V，所以,發生閃電前瞬間兩云層之間的電壓大約為UEd6.0105V/m500m3.0108V.,.,23,知識點3靜電屏蔽,“法拉第籠”是一種用于演示等電勢、靜電屏蔽等原理的設備它由籠體、高壓電源、電壓顯示器和控制部分組成其籠體與大地連通，高壓電源將電流輸送到放電桿，根據接地導體靜電平衡的條件，籠體是一個等勢體，內部電勢為零，電場為零，電荷分布在接近放電桿的外表面上“法拉第籠”還可以有效地隔絕籠體內外的電場和電磁波干擾，這叫做“靜電屏蔽”,.,24,2005年，兩位英國科學家在倫敦進行了一次危險的電力學表演其中一名科學家把另一位科學家關進一個名叫“法拉第籠”的特殊鐵籠子里，然后用數百萬伏特的電流對其進行電擊鑒于表演的危險性，兩名科學家事先都買好了價值1200萬英鎊的保險,圖1712,.,25,討論：(1)空腔導體的特點：空腔導體能把外電場擋住，空腔內_(填“有”或“沒有”)電場，空腔內不受_的,影響,沒有,外電場,(2)靜電屏蔽：導體的外殼(金屬網罩)對它的_起到“保護”作用，使它的_不受_的影響，這種現象稱為靜電屏蔽,內部,內部,外電場,.,26,1靜電屏蔽的兩種情況,(1)金屬殼內部空間不受外部電場的影響,如圖1713甲所示，使帶電的金屬球靠近驗電器由于靜電感應，驗電器的箔片張開，這表明驗電器受到了外電場的影響如果事先用金屬網罩把驗電器罩住，如圖乙所示，驗電器的箔片就不張開，即使把驗電器和金屬網罩連接起來，箔片也不張開這表明金屬網罩能把外電場擋住，使罩內儀器不受外電場影響,圖1713,.,27,(2)接地的封閉導體殼內部電場對殼外空間沒有影響若一封閉的導體殼內部空間某點有一點電荷q，由于靜電感應，導體殼內外表面感應出等量的異種電荷，其電場線如圖1714甲所示當把導體殼接地后，q在殼內的電場對殼外空間就沒有影響了，如圖乙所示,圖1714,.,28,2靜電屏蔽的應用,(1)電學儀器和電子設備外面的金屬罩，通訊電纜外面包的,一層鉛皮，可以防止電場的干擾,(2)電力工人高壓帶電作業，全身穿著用金屬絲網制成的衣、帽、手套、鞋，可以對人體起到靜電屏蔽作用，使人安全作業,.,29,【例3】如圖1715所示，A為空心金屬球殼，B為金屬球將另一帶正電的小球C從球殼A開口處放入球殼中央，不接觸球殼，然后用手摸一下球殼，再用手接觸一下B球，再,移走C球，則(,),A球殼A帶負電，B球帶正電B球殼A帶負電，B球不帶電C球殼A和B球都帶負電,D球殼A和B球都帶正電,圖1715,.,30,解析：首先帶正電的小球C從球殼A開口處被放入球殼中央，根據靜電感應現象可知，球殼內表面感應出負電荷，外表面感應出正電荷手接觸球殼相當于球殼接地，由地面上來的電子與球殼表面正電荷中和，使球殼外表面不帶電，球殼外表面電勢為零，此時球殼對外起靜電屏蔽作用，球殼內的電場不影響外部,答案：B,.,31,【觸類旁通】3下列圖中，金屬殼放在光滑的絕緣水