高中物理教科課標(biāo)版7 靜電的應(yīng)用及危害課件

1、靜電現(xiàn)象的應(yīng)用壽光市第二中學(xué)劉新寧帶電作業(yè)的工人在強(qiáng)電壓下工作觀察思考這是他們的工作服鳥籠的鳥安然無(wú)恙 第一章 靜電場(chǎng)1.1 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用課堂目標(biāo) 在外加電場(chǎng)的作用下，知道導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡過(guò)程中自由電子的移動(dòng)情況，會(huì)對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析。 理解靜電平衡的概念知道靜電平衡后導(dǎo)體上的電荷分布情況。 知道尖端放電的概念。一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)二、導(dǎo)體上電荷的分布三、尖端放電內(nèi)容解析四、靜電屏蔽一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng) 把一個(gè)不帶電的金屬導(dǎo)體ABCD放到場(chǎng)強(qiáng)為E0的勻強(qiáng)電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)的電子受到庫(kù)倫力的作用，將向著與電場(chǎng)相反的方向移動(dòng)。這樣，在導(dǎo)體的AB面上將出現(xiàn)負(fù)電荷，在CD面上將出現(xiàn)正電荷

2、。這就是前面研究過(guò)的靜電感應(yīng)現(xiàn)象。-E0ADCB 導(dǎo)體正負(fù)電荷和分開后在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生于外部電場(chǎng)E0方向相反的電場(chǎng)E1，它的電場(chǎng)線用虛線表示。在達(dá)到靜電平衡狀態(tài)前，可以通過(guò)圖示表示感應(yīng)電場(chǎng)E1的變化。ABCD-+-E0 由于E0E1,電場(chǎng)方向向右，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子繼續(xù)由CD面向AB面運(yùn)動(dòng)。直到E1繼續(xù)增大。-+E0ABCD 只要導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)不為零，自由電子就會(huì)繼續(xù)做定向移動(dòng)，導(dǎo)體內(nèi)部的電荷就會(huì)繼續(xù)增加，導(dǎo)體內(nèi)的總場(chǎng)強(qiáng)會(huì)進(jìn)一步減弱，直到導(dǎo)體內(nèi)合場(chǎng)強(qiáng)為零,E0=E1 。 處于靜電屏蔽狀態(tài)下的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零。 當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的電荷不在發(fā)生移動(dòng)。這是我們說(shuō)導(dǎo)體達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)。

3、靜電平衡 處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。 處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，其外部表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直。 處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，它的表面是個(gè)等勢(shì)面。靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：二、導(dǎo)體上電荷的分布 一個(gè)導(dǎo)體不論原來(lái)是否帶電，放入電場(chǎng)之后，都會(huì)由于靜電感應(yīng)而在導(dǎo)體的不同部位出現(xiàn)不同電荷。探究研究靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的電荷分布 如圖所示，取兩個(gè)驗(yàn)電器A和B，在B上裝一個(gè)幾乎封閉的空心金屬筒C，使B和C帶電，A不帶電。D D是帶有絕緣柄的金屬小球。使D跟C的外部接觸；這樣操作若干次，觀察A箔片的變化情況。 重復(fù)上述操作，不過(guò)這一次讓D在C的內(nèi)表面與A之間反復(fù)

4、接觸，觀察A的箔片變化。觀察現(xiàn)象： D接觸C的外表面時(shí)，A箔片張開；D接觸C的內(nèi)表面時(shí)，A箔片不張開。 靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體上的電荷分布有以下兩個(gè)特點(diǎn)： （1）導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的表面。 這是因?yàn)榧偃鐚?dǎo)體內(nèi)部有電荷，導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)就不可能為零，自由電荷就會(huì)發(fā)生移動(dòng)，導(dǎo)體也就沒(méi)有處于靜電平衡狀態(tài)。 （2）在導(dǎo)體表面。越尖銳的位置，電荷的密度越大，凹陷的位置幾乎沒(méi)有電荷。 這兩種現(xiàn)象都可以用同種電荷相互排斥來(lái)解釋。靜電平衡下，導(dǎo)體上的電荷分布：歸納 三、尖端放電 導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近的電場(chǎng)很強(qiáng)，空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下，發(fā)生強(qiáng)烈的運(yùn)動(dòng)，把空氣中的氣體分子撞“散”，也

5、就是使分子中的正負(fù)電荷分離。這個(gè)現(xiàn)象叫做空氣的電離。 中性的分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和失去電子而帶正電的離子。這些帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下加速，撞擊空氣中的分子，使它們進(jìn)一步電離，產(chǎn)生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷。這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。中性分子電離離子-加速空氣分子 避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。它是一個(gè)或幾個(gè)尖銳的金屬棒，安裝在建筑物的頂端，用粗導(dǎo)線與埋在地下的金屬板連接，保持與大地的良好接觸。當(dāng)帶的雷雨云接近建筑物時(shí)，由于靜電感應(yīng)，金屬棒出現(xiàn)于云層相反的電荷。通過(guò)尖端放電，這些

6、電荷不斷向大氣釋放，中和空氣中的電荷，達(dá)到避免雷擊的目的。尖銳的金屬棒粗導(dǎo)線金屬板避雷針的構(gòu)造及原理：本校教學(xué)樓避雷針尖端放電的應(yīng)用汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的火花塞燃?xì)庠畹狞c(diǎn)火器電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器四、靜電屏蔽 靜電感應(yīng)中，我們研究的是靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體。若導(dǎo)體是空心的呢？ 導(dǎo)體中的自由電子由于受到外加電場(chǎng)的作用，會(huì)沿與電場(chǎng)線相反的方向運(yùn)動(dòng)。 直到自由電子運(yùn)動(dòng)到圓環(huán)左側(cè)，其積累的電荷量產(chǎn)生的電場(chǎng)與靜電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度相等,即達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。 靜電屏蔽實(shí)驗(yàn) 一個(gè)不接地的金屬網(wǎng)罩（或金屬殼）能把外電場(chǎng)遮住，使內(nèi)部不受外電場(chǎng)影響，這就是靜電外屏蔽。一個(gè)接地的金屬網(wǎng)罩能同時(shí)把內(nèi)外電場(chǎng)遮住，使內(nèi)部不受外電場(chǎng)影響，外部不受內(nèi)電場(chǎng)

7、影響，這叫做靜電全屏蔽。由此可以推導(dǎo)出靜電屏蔽的概念： 把一個(gè)實(shí)心導(dǎo)體挖空，變成一個(gè)導(dǎo)體殼，在靜電平衡狀態(tài)下，殼內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。這樣，導(dǎo)體殼就可以保護(hù)它所包圍的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外部電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。 為了防止外界信號(hào)的干擾，靜電屏蔽被廣泛地應(yīng)用科學(xué)技術(shù)工作中。例如電子儀器設(shè)備外面的金屬罩，通訊電纜外面包的鉛皮等等，都是用來(lái)防止外界電場(chǎng)干擾的屏蔽措施。 生活中靜電屏蔽的應(yīng)用： 課堂小結(jié) 將導(dǎo)體放在外加電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受到電場(chǎng)力的作用，會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)最終使導(dǎo)體的正負(fù)電荷分開，在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生一個(gè)與外加電場(chǎng)等大反向的電場(chǎng)，這兩個(gè)電場(chǎng)疊加，使導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零 。這種

8、現(xiàn)象叫做靜電平衡。一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)靜電平衡的概念： 處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，其外部表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直。處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，它的表面是個(gè)等勢(shì)面。靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)： 靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體上的電荷分布有以下兩個(gè)特點(diǎn)：二、導(dǎo)體上電荷的分布 導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的表面。在導(dǎo)體表面。越尖銳的位置，電荷的密度越大，凹陷的位置幾乎沒(méi)有電荷。 中性的分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和失去電子而帶正電的離子。這些帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下加速，撞擊空氣中的分子，使它們進(jìn)一步電離，產(chǎn)生更多的帶電粒子。

9、那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷。這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。三、尖端放電四、靜電屏蔽 把一個(gè)實(shí)心導(dǎo)體挖空，變成一個(gè)導(dǎo)體殼，在靜電平衡狀態(tài)下，殼內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。這樣，導(dǎo)體殼就可以保護(hù)它所包圍的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外部電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。課堂練習(xí) 1.如圖所示，A為帶正電的金屬球，B 為不帶電的金屬球殼，試討論下列幾種情況先下，B球外殼和內(nèi)外表面的帶電情況：A球和B球內(nèi)壁不接觸；A球和B球內(nèi)壁不接觸，用手指和球殼內(nèi)壁接觸一下；A球和B球殼內(nèi)壁接觸。+BA【答案】 B球殼內(nèi)壁負(fù)電荷，外表面正電荷； 內(nèi)表面負(fù)電荷，外表面正電荷減少； A球不帶電，B外表面帶正電荷。 2.帶正電