高中物理选修3-1-静电现象的应用

高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作上节回放7静电现象的应用匀强电场中U与E的关系1U=Ed或E=—Ud电场力做功2任意电场：WAB=qU匀强电场：WAB=qEd高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作静电感应现象导体1容易导电的物体叫导体问题1导体有什么特征？导体中存在大量自由电荷问题2常见导体有哪些？举例说明。金属、石墨、人体、大地、酸碱盐溶液…问题3不带电导体放入电场中，其中的自由电荷有什么特点？高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作静电感应现象2放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场力的作用下向电场的反方向作定向移动，致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。近异远同感应电荷：静电感应现象中，导体不同部分出现的净电荷。净高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作练一练如图所示，Q是一个绝缘金属导体，把一个带正电的绝缘金属球P移近Q，由于静电感应，A、B端出现感应电荷的数值分别为qA、qB，正确的是（）A.用手接触一下Q的A端，拿走P后Q带正电B.用手接触一下Q的B端，拿走P后Q带负电C.导体Q上，qAqBD.导体Q上，qA=qB+PQABBD高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作静电平衡状态下导体的电场静电场中导体内电场分布1问题1金属导体的微观结构如何？问题2导体处于电场中时，自由电子会怎样移动?问题3自由电子会在什么地方积聚?问题4电子积聚会出现怎样的结果?问题5最终出现什么现象?对于放入电场中的导体，思考下列问题高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作上述过程可以用三处状态图描述自由电荷在电场力作用下移动感应电荷建立电场感应电荷电场与原电场叠加高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作静电平衡2电场中导体内（包括表面上）自由电荷不再发生定向移动的状态叫做静电平衡状态静电平衡导体的特性3导体内部场强处处为零导体是等势体,表面为等势面导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作例1如图一个原来不带电的半径为r的空心金属球放在绝缘支架上，右侧放置一个电荷量为+Q的点电荷，点电荷距金属球表面的最近距离为2r。(1)标出金属球在静电平衡后左右两侧带电符号。(2)由于静电感应而在金属球上出现了电荷，它们也在空间激发电场。这些感应电荷在球心激发的电场强度大小等于多少？方向如何？(3)如果用导线的一端接触球的左侧，另一端接触球的右侧，导线是否能将球两侧的电荷中和？为什么？高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作2rr+Q(1)如图----++++(2)E感=kQ——9r2方向沿球心O与+Q连线，指向+Q(3)不会出现中和现象因为金属球是等势体，左右两侧电势相等，电荷不会在这两间移动。高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作例2如图所示，在真空中把一个导体向带负电的小球慢慢靠近（不接触）的过程中，下列说法中正确的是（）A.B端的感应电荷越来越多B.导体内的电场强度越来越大C.导体的感应电荷在M点产生的场强恒大于在N点产生的场强D.感应电荷在M、N两点产生的场强相等QMNAB-AC高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作导体上电荷分布法拉弟圆桶实验1高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作现象:•甲:A的箔片张角逐渐增大•乙:A的箔片始终没有张开结论:•导体内部没有电荷,电荷分布在导体的外表面高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作现象:从C处取电荷时，验电器张大结论:•导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作静电平衡时，超导体上电荷分布规律2导体内部无净电荷，电荷只分布在导体的外表面在超导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷位置几乎没有电荷。高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作尖端放电3导体尖端电荷密度大空气中残留带电粒子剧烈运动正负电荷奔向异种电荷尖端周围电场强尖端失去电荷尖端放电空气电离高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作应用:避雷针带电雷雨云接近避雷针静电金属棒出现与云层相反电荷感应尖端放电向大气放电中和空气中电荷高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作现象:电晕尖端放电会导致高压设备上电能损失，所以高压电器设备中导体表面应该尽量做得光滑一些。夜间高压电线周围有时会现出一层绿色光晕——电晕。原因：微弱的尖端放电现象高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作例3一个带绝缘座的空心金属球A带有4×10－8C的正电荷，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8C的负电荷，使B球和A球的内壁接触，如图所示，则A、B各带电量为()A.QA=10－8C;QB=10－8CB.QA=2×10－8C;QB=0C.QA=0;QB=2×10－8CD.QA=4×10－8C;QB=－2×10－8CB高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作静电屏蔽静电屏蔽现象1高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作静电屏蔽2空腔导体或金属网罩可以把外部电场遮住，使其不受外电场的影响。+---+++E=0静电屏蔽的两种情况3导体内腔不受外界影响高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作接地导体空腔外部不受内部电荷影响+--------E=0E=0E=0E=0高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作静电屏蔽的本质4静电屏蔽形成的本质——静电感应与静电平衡静电屏蔽的应用5电学仪器和电子设备外面金属罩通讯电缆外层金属套电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作例4把一个带正电的小球A，放入带绝缘支架的不带电的空心球壳B内，但不与B的内壁接触，如图所示。达到静电平衡后，下列说法中正确的（）A.球壳B内空腔处场强为零B.球壳B外部空间的场强为零C.球壳B内表面上无感应电荷D.若将球壳B接地，则球壳带负电+BAD高中物理选修3-1静电场南京化学工业园区·史献计工作室制作例5如图，点电荷右侧放一平行金属板，试分析，金属板达静电平衡后，图中a、b、c（板内点）三点场强大小关系如何？画出板中d点的感应电荷产生的场强方向？a＋bcd