【創(chuàng)新設(shè)計】2013-2014學(xué)年高中物理人教版選修3-1第1章靜電場 1-7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用.ppt

1、7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用,1知道什么是靜電平衡狀態(tài)，理解處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特性 2知道什么是靜電屏蔽及其有關(guān)應(yīng)用 3知道導(dǎo)體上電荷的分配規(guī)律 4了解尖端放電現(xiàn)象.,疊加,減弱,移動,處處為零,等勢體,等勢面,等勢體,二、導(dǎo)體上電荷的分布特點 1導(dǎo)體內(nèi)部 凈電荷，凈電荷分布在導(dǎo)體的 2在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度 ，凹陷的位置幾乎 3尖端放電 (1)空氣的電離：導(dǎo)體尖端電荷 很大，電場很強，帶電粒子在 的作用下劇烈運動撞擊空氣分子，從而使空氣分子的正負電荷 的現(xiàn)象 (2)尖端放電：所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被 而奔向尖端，與尖端上的電荷 ，相當于導(dǎo)體從尖端 的現(xiàn)象,外表面,

2、沒有電荷,越大,密度,強電場,分離,吸引,中和,失去電荷,沒有,三、靜電屏蔽 1定義：把一個電學(xué)儀器放在 的金屬殼里，即使殼外有電場，由于保持為零，外電場對殼內(nèi)的儀器也不會 的現(xiàn)象 2實現(xiàn)靜電屏蔽不一定要用密封的金屬容器， 也能起到屏蔽作用.,封閉,殼內(nèi)場強,產(chǎn)生影響,金屬網(wǎng),(2)靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體帶電的分析方法 在處理具體問題時，往往感到不能靈活運用，可以用“遠近觀”及“整體觀”的觀點來處理這類問題 “遠近觀”是指：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，離場源電荷較近和較遠的兩端感應(yīng)出等量的異種電荷，而導(dǎo)體的中間部分因感應(yīng)電荷較少，可認為無感應(yīng)電荷產(chǎn)生，如圖171所示,“整體觀”是指：當把兩個或多個原來

3、彼此絕緣的導(dǎo)體接觸或用導(dǎo)線連接時，就可把它們看做是一個大導(dǎo)體，再用“遠近觀”判斷它們的帶電情況，如有些問題所提到的“用手觸摸某導(dǎo)體”其實就是導(dǎo)體通過人體與大地構(gòu)成一個大導(dǎo)體 不要認為導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，用導(dǎo)線連接帶電體內(nèi)部時，小球Q就不帶電，其實連接后就已成為一個整體，故小球通過導(dǎo)線得到了電荷，如圖172所示,(2)接地導(dǎo)體的內(nèi)部電場影響不到導(dǎo)體外部 接地導(dǎo)體的內(nèi)部電場不影響導(dǎo)體外部，是因為導(dǎo)體外部的感應(yīng)電荷都被排斥入地，在只有施感電荷和內(nèi)壁感應(yīng)出的異種電荷的情況下，兩部分電荷在導(dǎo)體外部任何一點的場強疊加后合場強為零 如圖174所示，如果一封閉的導(dǎo)體球殼內(nèi)部空間有一點電荷q.由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體球

4、殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷，其電場線分布如圖甲所示；當把導(dǎo)體球殼接地后，q在殼內(nèi)的電場對外部空間就沒有影響了，此時的電場線分布如圖乙所示,靜電會給人們帶來麻煩，甚至造成危害在印刷廠里，紙張之間摩擦帶電，會使紙張粘在一起，難于分開，給印刷帶來麻煩；在印染廠里，棉紗、毛線、人造纖維上的靜電會吸引空氣中的塵埃，使印染質(zhì)量下降靜電對現(xiàn)代高精密度、高靈敏度的電子設(shè)備頗有影響，帶靜電很多的人，會妨礙電子計算機的正常運行，會因火花放電擊穿電子儀器的某些器件,靜電的最大危害是，放電火花會點燃某些易燃物質(zhì)，引起爆炸，專門用來裝汽油、柴油等液體燃料的卡車，在灌油和運輸過程中，燃油與油罐摩擦、撞擊產(chǎn)生的靜電，如

5、果沒有及時引走，一旦電荷積累相當多，達到相當高的電壓(可達上千伏)，就會產(chǎn)生火花放電而引起爆炸雷電將使建筑物和動植物以及人受到致命的傷害，引起火災(zāi)醫(yī)院手術(shù)臺上，靜電火花會引起麻醉爆炸煤礦里，靜電火花會引起瓦斯爆炸航天工業(yè)里，靜電放電會干擾航天器的運行，甚至?xí)斐苫鸺托l(wèi)星的發(fā)射失敗在石化工業(yè)，因靜電引起的事故屢見不鮮,【典例1】 如圖175所示，長為l的導(dǎo)體棒水平放置，原來不帶電，現(xiàn)將一帶電量為q的點電荷放在距離棒左端R處，當棒達到靜電平衡后，棒上感應(yīng)電荷在棒的中點處產(chǎn)生的場強等于多少？方向如何？,借題發(fā)揮(1)當外電場、導(dǎo)體在電場中的位置或?qū)w的形狀發(fā)生變化時：感應(yīng)電荷的分布會迅速變化，很快

6、達到新的平衡(2)靜電平衡時，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場與外電場在導(dǎo)體內(nèi)部的合場強為零,【變式1】 如圖176所示，點電荷A和B帶電荷量分別為3.0108 C和2.4108 C，彼此相距6 cm.若在兩點電荷連線中點O處放一個半徑為1 cm的金屬球殼，求球殼感應(yīng)電荷在該中點處產(chǎn)生的電場強度,答案5.4105 N/C方向由O指向A,【典例2】 如圖177所示，水平放置的金屬板正上方放有一固定的正點電荷Q，一表面絕緣的帶正電小球(可視為質(zhì)點且不影響Q的電場)，從左端以初速度v0滑上金屬板，沿光滑的上表面向右運動到右端，在該運動過程中() A小球做勻速直線運動 B小球先做減速運動，后做加速運動 C小球的電勢

7、能保持不變 D靜電力對小球所做的功為零,解析由于金屬板處于點電荷Q形成的電場中，達到靜電平衡后，金屬板的上表面是一個等勢面，表面上電場線是豎直向下的，所以小球受到重力、支持力、向下的電場力，合力為零，故小球做勻速直線運動電場力對小球不做功 答案ACD 借題發(fā)揮靜電平衡的導(dǎo)體是一個等勢體，表面為等勢面，等勢面與電場線又是始終垂直，故任何電荷在導(dǎo)體表面移動時電場力都不做功,【變式2】 (2012汕頭高二檢測)如圖178所示，帶正電的導(dǎo)體球A置于原來不帶電的空腔導(dǎo)體球B內(nèi)，a、c分別為導(dǎo)體A、B內(nèi)的點，b為導(dǎo)體A和B之間的一點，下列說法正確的是 () Aa、b、c三點的電勢都相等 Ba點的場強為零，

8、但電勢最高 Cb點的場強為零，但電勢大于零 Da、b、c三點的場強都為零 解析A球帶正電，不帶電的空腔B可以理解為導(dǎo)體的靜電平衡，故EaEc0，空腔內(nèi)壁感應(yīng)電荷為負，外壁感應(yīng)電荷為正空腔內(nèi)的電場線分布為由A指向B，所以abc，Eb0，B項正確 答案B,【典例3】 如圖179所示為靜電除塵示意圖，在M、N兩點間加高壓電源時，金屬管內(nèi)空氣電離，電離出的電子在電場力的作用下運動，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負電荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的煙就清潔了，就此示意圖，下列說法正確的是() AN接電源的正極 BM接電源的正極 C電場強度EBEA D電場強度EBEA,解析電子附在煤粉上，使煤粉帶上負電荷，

9、煤粉若能吸附在管壁上，說明管壁帶正電荷，N接電源正極將金屬棒與金屬管壁看做電容器，則其內(nèi)部電場線分布情況如右圖所示由圖可知金屬棒附近的B點處電場線較密，而靠近金屬管壁的A點處電場線較疏，故B處電場強度比A處電場強度大，即EBEA. 答案AC 借題發(fā)揮認真審題，挖掘隱含條件是分析解決問題的重要技能,【變式3】 在下列措施中，能將產(chǎn)生的靜電盡快導(dǎo)走的是 () A飛機輪子上搭地線 B印染車間保持濕度 C復(fù)印圖片 D電工鉗柄裝有絕緣套,解析飛機在飛行中與空氣摩擦?xí)r，飛機外表面聚集了大量靜電荷，降落時會對地面人員帶來危害及火災(zāi)隱患，因此飛機降落時要及時導(dǎo)走機身聚集的靜電，采取的措施是在輪胎上安裝地線或用

10、導(dǎo)電橡膠制造輪胎；在印染工作車間也同樣容易產(chǎn)生靜電，靜電會給車間帶來火災(zāi)隱患，為防止火災(zāi)發(fā)生，其中安全措施之一就是車間保持濕度，從而通過濕潤的空氣及時導(dǎo)走靜電；在復(fù)印圖片環(huán)節(jié)中，剛好需要應(yīng)用靜電；電工鉗柄裝有絕緣套是防止導(dǎo)電，保護電工的安全 答案AB,感應(yīng)電荷產(chǎn)生電場場強的計算 1(2012溫州高二檢測)如圖1710所示，在真空中把一絕緣導(dǎo)體向帶負電的小球P緩緩靠近(不相碰)，下列說法中正確的是() AB端的感應(yīng)電荷越來越多 B導(dǎo)體內(nèi)場強越來越大 C導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的場強大于在N點產(chǎn)生的場強 D導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M、N兩點產(chǎn)生的場強相等 答案AC,AC棒的電勢一定高于D棒的電勢 B若用導(dǎo)

11、線將C棒的x端與D端的y端連接起來的瞬間，將有從y流向x的電子流 C若將B球接地，B所帶的負電荷全部流入大地 D若將B球接地，B所帶的負電荷還將保留一部分,解析由下圖所示的電場線方向可知A、B、C、D的電勢高低為ACDB.當用導(dǎo)線將C棒的x端與D棒的y端連接的瞬間，將有自由電子從電勢低的D棒流向電勢高的C棒，這時C與D已通過導(dǎo)線連接為一個導(dǎo)體了，靜電平衡后，它們的電勢相等，C的x端仍帶負電，D的y端仍帶正電，而C的右端及D的左端均不帶電，即C右端的正電荷與D左端的負電荷中和掉了當將B球接地時，一部分自由電子從低于大地電勢的B球上流向大地，而一部分電子受到D棒y端正電荷的吸引而保留在靠近y端的近端處，如果把帶正電的A球移走，接地的B球上的負電荷才全部流入大地 答案ABD,靜電屏蔽的應(yīng)用 3(2012山東煙臺高二檢測)電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，下列說法正確的是() A