【推荐】专题1-7 静电现象的应用（讲）-2017-2018学年高二物理同步精品课堂（提升版）（选修3-1）

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‎【知识与技能】‎ ‎1、了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。‎ ‎2、了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点。‎ ‎3、了解尖端放电和静电屏蔽现象 ‎【过程与方法】‎ 通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培培养学生分析推理能力。‎ ‎【情感态度与价值观】‎ 体会生活中的静电现象，提高抽象思维水平,培养学生的理论联系实际能力、科学探索精神。‎ ‎【教学重难点】‎ ‎1、静电场中静电平衡状态下导体的特性；‎ ‎2、运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因 ‎【教学过程】‎ ‎★重难点一、静电平衡状态下导体的电场★‎ 一、静电平衡状态下导体的电场 ‎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．‎ 二、对静电平衡及其特点的理解 ‎1．静电平衡实质 ‎(1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。‎ ‎(2)静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合＝0‎ ‎2. 静电平衡状,态的特点： ‎3．静电平衡导体的电荷分布特点 ‎①内外表面分布不同，电荷都分布在外表面，导体内部没有净电荷。‎ ‎②感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，远同近异，如图甲所示：‎ ‎③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，如图乙所示：‎ ‎【特别提醒】‎ ‎(1)不要认为达到静电平衡需要很长时间，其实金属导体建立静电平衡状态的时间只有几微秒，相当快．‎ ‎(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．‎ ‎(4)应该注意静电感应与感应起电的区别和联系，感应起电是运用静电感应现象使物体起电的一种方法，而静电感应则是电场中导体两端暂时出现等量相反电荷的现象．‎ ‎【典型例题】在点电荷－Q的电场中，一金属球处于静电平衡状态，A为球内一点，B为球外表面附近一点，则球上感应电荷在A点和B点所激发的附加场强EA′和EB′的方向在下图中最可能正确的是： （ ）‎ ‎【答案】C ‎【名师点睛】此题考查了静电平衡知识；要知道当圆盘达到静电平衡后，圆盘内各点的合场强为零，即感应电荷产生的电场强度与-Q产生的电场强度大小相等、方向相反。‎ ‎【针对训练】如图所示，带正电的导体球A置于原来不带电的空腔导体球B内，a、c分别为导体A、B内的点，b为导体A和B之间的一点，下列说法正确的是： （ ）‎ A．a、b、c三点的电势都相等 B．a点的场强为零，但电势最高 C．b点的场强为零，但电势大于零 D．a、b、c三点的场强都为零 ‎【答案】B ‎【名师点睛】本题要注意：若A不接地，且A原来带电，金属球带电，通过感应M的电荷重新分布，当A外表面没有净电荷时，B上无感应电荷；当A外表面有净电荷时，B上有感应电荷 ‎★重难点二、静电屏蔽★‎ ‎1．实质 静电屏蔽实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已。‎ ‎2．静电屏蔽的两种情况 ‎(1)金属壳内部不受外部影响 如图：把验电器靠近带电体，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内，再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩内不受外电场的影响。‎ ‎(2)接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响 如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷＋q。由于静电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷。其电场线如图(甲)所示，当把导体壳接地后，＋q在壳内的电场对壳外空间就没有影响了，如图(乙)所示。‎ ‎3．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．‎ ‎(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．‎ ‎【特别提醒】‎ ‎(1)接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响。‎ ‎(2)空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间产生影响。‎ ‎【典型例题】如图所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则下面关于验电器箔片的说法正确的是： （ ）‎ A．箔片张开 B．箔片不张开 C．带电金属球电量足够大时才会张开 D．箔片张开的原因是金属网罩感应带电产生的电场 ‎【答案】B ‎【名师点睛】‎ 静电屏蔽在我们生活中有许多应用．例如，遇到雷雨天，行进中的汽车要关闭所有车窗，就算车体遭到雷击，车内人员通常也不会受伤．电视闭路线芯外通常包有一层金属网和锡纸，等等．所以我们要学会基本常识，提高我们的很生活质量.‎ ‎【针对训练】请用学过的电学知识判断下列说法正确的是： （ ）‎ A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 B．小鸟停在高压输电线上会被电死 C．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 D．打雷时呆在汽车里比呆在木屋里要危险 ‎【答案】C ‎【名师点睛】此题考查了静电知识在生活中的应用问题；解题时要掌握住基本的知识，对于生活中的一些现象要能够用所学的知识来解释。‎ ‎ ‎