静电屏蔽 尖端放电共22页文档
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（1）如图所示，A带正电，若导
体C端接地，问B、C端各带什么
电荷？
AB
C
（B端带负电荷，C 端无净电荷）
（2）若此时断开C与地的连线， B、C端带什么 电荷？ 整个导体净余什么电荷？
（B端负电荷，C端无电荷） （负电荷）
（3）若B端接地，整个导体净余什么电荷？
（负电荷）
例2：
如图，将电量为＋Q 的点电荷放在长为L 的枕形导体左端且和 左端距离为R，O为 导体的中点，当导体 处于静电平衡状态时 （ BCD）
第十三章 电场
【学习目标】
• 1、知道静电感应产生的原因，理解什么 是静电平衡状态。 • 2、理解静电平衡时，导体内部的场强处 处为零，电荷只分布在导体的外表面上。 • 3、了解静电屏蔽及其应用。
教学过程
【复习提问】
1．电场的重要性质是什么？ 答：对放入其中的电荷有力的作用。
2．导体的重要特征（或说导体导电的原因）是 什么？ 答：导体内部有大量自由电荷。
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证明：处于静电平衡状态的导体，表面上任一 点的场强方向与该点表面垂直。
证：图示，假如表面的场强方 向与该点的表面不垂直，则沿 表面有场强的切向分量Ef ，则 在导体表面的自由电荷将受到 电场力作用而发生定向移动， 这与静电平衡矛盾。
所以，处于静电平衡状态的导 体，表面上任一点的场强方向 与该点表面垂直。
B
A
C
谢谢大家！
（4）处于静电平衡状态的导体其表面的 电荷分布规律为尖端附近电荷分布较多， 凹进部分电荷分布较少。演示实验
＊（5）处于静电平衡状态导体是个等势体，导体 表面是等势，沿导体表面移动电荷，电场力与表 面切向垂直，电场力做功为零。 所以电势差为零， 表面是等势面。内部处处E=0，任两点间移动电荷， 电场力为零，任两点等势，所以是等势体。
第4节 静电的防止与利用
第4节静电的防止与利用[学习目标] 1.知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态的导体的特性。
2.知道什么是静电屏蔽及其有关应用。
3.了解静电吸附原理及其应用。
知识点一静电平衡尖端放电如图所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异种电荷。
请思考下列问题：(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？提示(1)自由电子受外加电场的静电力作用而定向移动，向着与电场相反的方向定向移动。
(2)不能。
感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止。
❶静电平衡(1)静电平衡：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。
(2)处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0。
(3)导体上电荷的分布①静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
②在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大。
❷尖端放电(1)空气的电离：在一定条件下，导体尖端周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离的现象。
(2)尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引，而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。
(3)尖端放电的应用与防止①应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
②防止：高压设备中导体的表面应该尽量光滑，减少电能的损失。
1.对静电平衡的三点理解(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。
(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。
(3)导体达到静电平衡后内部电场强度处处为零是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合电场强度为零，E′＝－E。
2.处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点(1)净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷。
高中物理精品试题： 静电的防止与应用
9.4 静电的防止与应用学习目标1．理解静电平衡状态及特点。
2．知道静电平衡时导体上电荷的分布特点。
3．了解生活中的静电现象及应用。
重点：静电平衡状态。
难点：电场中导体的特点。
知识点一、静电平衡状态1．静电感应现象：处于电场中的导体，由于电场力的作用，电荷出现重新分布的现象。
2．静电平衡状态：导体中（包括表面上）没有电荷定向移动的状态。
如上图所示，金属导体中自由电子受到导体周围电场的电场力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧正、负电荷在导体内部产生与原电场反向的电场，因与原来的电场反向，叠加的结果是使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度等于零为止，此时F＝E内q＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动，处于一个平衡状态，我们就说导体达到静电平衡状态。
3．静电平衡状态的特征（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，外部表面附近任何一点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，导体的表面为等势面。
（4）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
4．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。
由于静电感应，在导体两侧出现等量异种感应电荷，感应电荷在导体内部形成与电场E0反向的电场E′，在导体内任一点E′=－E0，使得合电场强度E内=0。
【题1】如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q，a、b两点是金属板右侧表面上的两点，其中a到+Q的距离较小，下列说法正确的是A．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面带正电B．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电C．整个导体，包括表面上的a、b两点，是一个等势体，且电势等于零D．a、b两点的电场强度不为零，且a、b两点场强方向相同【答案】BCD【解析】金属板左侧接地，金属板与地球形成了一个导体，金属板相当于近端，而地球相当于远端，根据感应电荷“近异远同”的分布特点，A错，B对；由处于静电平衡状态导体的特点可知，a、b两点电势相等，接地后电势等于零，C对；金属板是一个等势体，电场线垂直于金属板表面向左，所以a、b两点的场强方向相同，D对。
人教版高中物理必修第三册精品课件 第9章 静电场及其应用 4.静电的防止与利用
4.尖端放电的应用与防止:避雷针应用尖端放电原理;高压设备中的导体表
光滑
面应该尽量__________。
三、静电屏蔽
1.静电屏蔽:金属壳达到静电平衡时,其内部电场强度保持为0,外部电场对
不会
壳内的仪器__________产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。
2.应用:高压输电线的上方有两条导线,它们与大地相连,形成一个稀疏的金
应用体验
【例3】 下列做法中,属于预防静电危害的是( D )
A.用静电吸附粉尘
B.用静电喷涂油漆
C.复印机对碳粉的静电吸附
D.运输汽油等易燃易爆物品的车辆拖条铁链在地上
解析 用静电吸附粉尘、用静电喷涂油漆、复印机对碳粉的静电吸附等是
静电的应用。汽车行驶时,油罐中的汽油随车的振动摩擦起电,如果不及时
知识归纳
1.静电的应用
在生产和生活中,静电的应用十分广泛,如激光打印、静电喷漆、静电除尘、
静电处理种子、静电处理水、静电放电产生臭氧、静电植绒、静电净化
空气、静电提高喷洒农药的效果、静电选矿等。
2.静电的危害
静电是一种常见现象,也会给人们带来危
害。如:(1)在印刷厂里,纸张之间摩擦带电,会使纸张粘在一起,难以分开;(2)
也适用于孤立的带电体
1.静电平衡的导体上的电荷分布特点:(1)导体内部没有净剩电荷,电荷只分
外表面
布在导体的__________;(2)在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位
越大
面积的电荷量)__________,周围的电场强度越大。
使空气导电变为导体
2.空气的电离:导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生
分离
剧烈运动,并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷__________。
高中物理必修三 讲解讲义 03 C静电的防止与利用 提升版
静电的防止与利用知识点：静电的防止与利用一、静电平衡1．静电平衡：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态．2．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0.3．导体上电荷的分布：(1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面．(2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷．二、尖端放电1．空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离的现象．2．尖端放电：与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象．尖端放电的应用与防止：(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失．三、静电屏蔽静电平衡时，空腔导体内表面没有电荷，导体壳内空腔里的电场强度为0.外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响的作用叫作静电屏蔽．静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连．四、静电吸附1．静电吸附：在电场中，带电粒子在静电力作用下，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象．2．静电除尘：当空气中的尘埃带电时，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程．3．静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，向作为正极的工件运动，并沉积在工件表面．4．静电复印：复印机应用了静电吸附的原理，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC)，无光照时，OPC是绝缘体，受光照时变成导体．技巧点拨一、静电平衡1．处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合场强为0，即E0＝－E′.2．孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0.3．静电平衡时，导体上的电荷分布规律：(1)净电荷只分布在导体外表面，内部没有净电荷．(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，近异远同，如图甲所示．(3)净电荷在导体外表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示．甲乙二、尖端放电静电屏蔽1．静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内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，矢量和为零．2．静电屏蔽的两种情况因场源电荷产生的电场与导体球壳表面当空腔外部接地时，外表面的感应电例题精练1．（海淀区二模）如图所示，先用金属网把不带电的验电器罩起来，再使带正电金属球靠近金属网。
人教版(教材)高二物理必修第三册第九章第4节静电的防止与利用PPT
端正电荷“暴露”出来。
A
C
-
+
-
+ E0
-
+
B
D
▲ AB端感应出负电荷、 CD端感应出正电荷。
一、静电平衡
问题：导体内自由电子的定向移动会一直进行下去吗？两端的 感应电荷会无限制增加吗？
E’
- E0
+ E0 -
+ E0
-
+-
+
▲导体两侧感应出的正、 负电荷会在导体内部产 生一个感应电场E’。
▲感应电场与外电场叠 加抵消，直到导体内部 各点的电场强度E=0。
+-
3、尖端放电
尖端周围 电场很强
二、尖端放电
空气 电离
+
+
尖端上的电 等效于 尖端释
荷被中和
放电荷
-
-
+ +-
+
+
-
+
+
-
++++++++
-
想一想
问题：根据刚才的分析，同学们能够解释这个实验现象了吗？
▲烛焰被针尖“吹开”
4、应用：避雷针
二、尖端放电
-
-
-
-
-
-
-
-
- -+ ++
-+-+-
-
-
一、静电平衡
问题：把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电 场中，根据金属的微观结构模型，自由电子怎样移动呢？
A
C
E0
B
D
教学设计_静电平衡及静电屏蔽
教学设计——静电平衡及静电屏蔽
【内容分析】
本节内容所讲的是静电平衡以及静电屏蔽，是前面所学的电场知识的一个应用，一方面可以加深学生对于电场知识的理解，另一方面也是用理论解释实际物理现象的一个非常不错的例子，有助于培养学生的科学推理能力。
【学情分析】
学生在学习本节内容之前已经学习到了电场的相关知识，已经具备了足够的知识，但是还不能利用推理等手段对生活中的一些物理现象进行解释。
同时，部分学生可能会存在电势与电荷量成正相关这样的迷思概念。
【教学目标】
物理观念：帮助学生认识到处于静电平衡状态下的导体所带电荷与导体的曲率有关，导体外表面的电势处处相等。
科学思维：利用所学过的知识推理处于静电平衡状态下导体表面电势相等的成因，培养学生的科学推理能力
科学探究：通过相关演示实验，培养学生观察实验的能力，以及参与实验的兴趣。
科学态度与责任：通过演示静电屏蔽和尖端放电实验，引申出静电屏蔽和尖端放电在实际生产生活中的应用，加深学生对于科学与技术的关系的认识。
【教学重难点】
重点：通过本节内容，一方面要让学生知道静电平衡的以及静电屏蔽的原理，另一方面是耀着重培养学生利用所学知识进行科学推理，解释实验现象的能力难点：部分学生在经由前面的学习之后可能仍存在电势的大小与电荷量的多少呈正相关的迷思概念，这些迷思概念纠正起来有一定的难度
【教学方法】
讲授法、讨论法、提问法、谈话法、实验法
【教学过程】。
静电屏蔽 尖端放电
三，人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨 人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“ 步电压”造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近， 步电压”造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近， 两点间很大的电势差，如若人的两脚分得很开， 两点间很大的电势差，如若人的两脚分得很开，分 别接触相距远的两点，则两脚间形成较大的电位差， 别接触相距远的两点，则两脚间形成较大的电位差， 有强电流通过人体使人受伤害， 有强电流通过人体使人受伤害， 思考： 思考：小鸟停在单根高压线上 为什么电不死? 为什么电不死?
• • • •
解析： 解析： A错，空腔内部电场不为零。 错 空腔内部电场不为零。 B错，球壳内表面由于静电感应，要带负电荷。 错 球壳内表面由于静电感应，要带负电荷。 C对，处于静电平衡状态的导体，是个等势体， 对 处于静电平衡状态的导体，是个等势体， 其上电势处处相等。 其上电势处处相等。 • D对，通常以大地为零电势，由于球壳与大地 对 通常以大地为零电势， 构成一个整体，相当于一个大导体， 构成一个整体，相当于一个大导体，所以电势 处处相等，是个等势体。所以电势都为零。 处处相等，是个等势体。所以电势都为零。
思考： 三点电势有什么关系 三点电势有什么关系？ 思考：abc三点电势有什么关系？ Фa >Фb> Фc
• 主要原因是这么几个方面（站在高压线上的小鸟，是站 主要原因是这么几个方面（站在高压线上的小鸟， 高压线上的小鸟 电线上的 在同一根电线上的，并联电路） 在同一根电线上的，并联电路） 第一， 双脚站立时，由于小鸟两脚间距离很短， 第一， 双脚站立时，由于小鸟两脚间距离很短，分得 的电压也就相对很少。 电压也就相对很少。 也就相对很少 电阻要大 第二，双脚站立时候，相对于电线，小鸟身体电阻 第二，双脚站立时候，相对于电线，小鸟身体电阻要大 得多，尤其爪子上面有角质层 电阻太大， 爪子上面有角质层， 得多，尤其爪子上面有角质层，电阻太大，相当于电线 在小鸟两脚间形成短路， 在小鸟两脚间形成短路，所以通过小鸟的电流很小 • 不过，如果鸟儿的身体同时接触到两根电线，或者站在 不过，如果鸟儿的身体同时接触到两根电线， 电线上的鸟在不绝缘的电杆或架上磨嘴巴， 电杆或架上磨嘴巴 电线上的鸟在不绝缘的电杆或架上磨嘴巴，就会有电流 从鸟儿身上流过，使它触电身亡。正因为如此，人们在 从鸟儿身上流过，使它触电身亡。正因为如此， 高压输电线电杆上固定电线的铁架与电线之间， 高压输电线电杆上固定电线的铁架与电线之间，总是隔 着一个长长的绝缘瓷瓶，它既可起到保护鸟类 鸟类免遭触电 着一个长长的绝缘瓷瓶，它既可起到保护鸟类免遭触电 的作用，又可避免由于鸟类触电而发生的停电事故。 的作用，又可避免由于鸟类触电而发生的停电事故。 但是如果鸟的脚跨很长得的一段距离， 但是如果鸟的脚跨很长得的一段距离，电线也是有电阻 导体在温度、横截面积、材料一定的情况下， 的，导体在温度、横截面积、材料一定的情况下，长度 越长电阻与大！ 越长电阻与大！当这一长段电线的电阻比鸟两腿之间的 电阻大的时候，电流就会从鸟身上通过！ 电阻大的时候，电流就会从鸟身上通过！但是没有鸟能 跨那么大的距离！ 跨那么大的距离！
静电场及其应用—静电的防止与利用
静电场及其应用—静电的防止与利用一、教材分析本节的主要概念是静电平衡，掌握静电平衡的概念，理解静电平衡的过程。
主要使学生了解生产生活中关于静电的利用与防护。
分析讨论静电在激光打印、静电喷雾和静电除尘等技术中的应用。
知道在有可燃气体、粉尘的环境中如何防止静电事故。
引领学生共同参与讨论这一过程，使他们明白自由电荷不再定向移动的条件。
应用静电平衡知识，认识尖端放电现象和静电屏蔽现象，最后是静电在实际生产生活中的应用。
二、学情分析金属导体达到静电平衡状态是一个非常快的过程，但是对这一过程的分析却十分重要。
一定要带领学生共同参与讨论，使他们明白自由电荷不再发生定向移动的条件。
带电导体的电荷分布特点对于学生来说是十分深奥的问题，必须通过实验才能加深认识。
静电屏蔽现象与静电屏蔽的应用都必须做好演示实验。
三、教学目标与核心素养物理观念:通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，感受静电平衡概念的建立过程。
科学思维:掌握归纳、演绎推理的方法，训练学生的推理能力，亲身感受知识的建立过程。
科学探究:通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。
科学态度与责任:经历观察、实验、探究等学习活动，培养尊重客观事实、实事求是的科学态度。
四、教学重点掌握静电平衡的概念、理解静电平衡的特征。
五、教学难点应用静电平衡知识，认识尖端放电现象和静电屏蔽现象。
教学方法 讲授、讨论、谈话、练习六、教学流程七、教学过程新课引入拿两个手机,(1)把其中一个手机放在不锈钢快餐杯中并用盖子盖住,用另一个手机给该手机打电话,还能接通吗?(2)放在塑料饭盒中呢? [现象]手机放在塑料饭盒中能够接通,放在不锈钢快餐杯中不能接通. 教师:你们中有谁能解释一下什么原因吗? 学生五花八门的回答.问题导入联系生活知识回顾分析应用提出概念明确特点实验观察 总结规律讨论分享课堂小结教师点评:还是我来解释一下吧!这是因为不锈钢快餐杯能够形成静电屏蔽,手机无法接收到外界的电磁信号,所以不能接通.今天这节课我们就来学习产生静电屏蔽现象的原因。
2022届高中物理新教材同步必修第三册 第9章静电场 4 静电的防止与利用
4静电的防止与利用[学习目标] 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点.2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因.3.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理.一、静电平衡1.静电平衡：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态.2.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0.3.导体上电荷的分布：(1)静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面.(2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷.二、尖端放电1.空气的电离：在一定条件下，导体尖端电荷密度很大，导体尖端周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离的现象.2.尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引，而与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象.3.尖端放电的应用与防止：(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施.(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失.三、静电屏蔽1.静电屏蔽静电平衡时，空腔导体内表面没有电荷，导体壳内空腔里的电场强度处处为0.外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽.2.静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连.四、静电吸附1.静电吸附：在电场中，带电粒子在静电力作用下，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象.2.静电除尘：当空气中的尘埃带电时，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程.3.静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件表面.4.静电复印：复印机应用了静电吸附的原理，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC)，无光照时，OPC是绝缘体，受光照时变成导体.判断下列说法的正误.(1)处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场与附加电场的矢量和为零，即导体内部的电场强度处处为零.(√)(2)静电平衡时，导体内部表现为电中性，电荷都分布在外表面，导体内部没有净剩电荷.(√)(3)一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，不具有静电平衡的特点.(×)(4)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开.(×)(5)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，目的是铜丝衣服有屏蔽作用，使体内场强为零.(√)一、静电平衡导学探究如图1所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异种电荷.请思考下列问题：图1(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？答案(1)自由电子受外加电场的静电力作用而定向移动，向着与电场相反的方向定向移动.(2)不能.感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止.知识深化1.处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合场强为0，即E0＝－E′.2.孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0.3.处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的场强方向跟该点的表面垂直.4.静电平衡时，导体上的电荷分布在导体的外表面，其内部没有净电荷，且净电荷在导体外表面的分布不均匀，越是尖锐的地方电荷的分布越密集.如图2所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态.下列说法正确的是()图2A.导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度B.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度E A＝E BC.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度E A＜E BD.当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动答案 D解析枕形导体在正点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，因此在枕形导体内部出现感应电荷的电场与点电荷的电场叠加，静电平衡时，导体内部电场强度处处为零，A错误；导体内部的电场强度处处为零，所以感应电荷产生的附加电场强度的大小与点电荷产生的电场强度的大小相等，方向相反，故E A＞E B，B、C错误；当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动，D正确.求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法是：(1)先求出外电场场强E外的大小和方向.(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0.(3)由E外＋E感＝0，求出感应电场E感的大小和方向.针对训练1(2021·河北衡水中学月考)矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中，静电平衡时感应电荷产生的电场在导体内的电场线分布情况正确的是()答案 A解析导体处于静电平衡状态时，导体内部场强处处为0，感应电荷在导体内部某处产生的电场与场源电荷Q在此处产生的电场场强大小相等，方向相反，故A正确，B、C、D错误.一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10－8 C的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图3所示，则A、B带电荷量分别为()图3A.Q A＝1×10－8 C Q B＝1×10－8 CB.Q A＝2×10－8 C Q B＝0C.Q A＝0Q B＝2×10－8 CD.Q A＝4×10－8 C Q B＝－2×10－8 C答案 B解析B球与A球内壁接触后成为一个新的导体，处于静电平衡状态，内部净电荷量为零，带电导体的电荷只能分布于导体的外表面，故Q B＝0，Q A＝4×10－8 C－2×10－8 C＝2×10－8 C，B正确.二、尖端放电静电屏蔽导学探究1.避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？答案当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷.通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，使建筑物避免雷击.2.静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？答案处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零，即使导体壳外有电场，由于壳内电场强度保持为0，外电场对壳内的物体不会产生影响.知识深化1.尖端放电导体尖端电荷密度大，周围的电场强度大，把周围的空气电离，带电粒子在强电场的作用下加速撞击空气中的分子，使它们进一步电离，所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和.2.静电屏蔽(1)静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内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.(2)静电屏蔽的两种情况导体外部电场不影响导体内部接地导体内部的电场不影响导体外部图示实现过程因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷产生的电场在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用最终结论导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响本质静电感应与静电平衡，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体如图4所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则()图4A.金属罩B的内表面带正电荷B.金属罩B的右侧外表面带正电荷C.验电器C的金属箔片将张开D.金属罩B左、右两侧电荷电性相同答案 B解析金属罩B处于静电平衡状态，电荷分布在其外表面上，所以A错误；由于静电感应，使金属罩B在左侧外表面感应出负电荷，所以金属罩B的右侧外表面感应出正电荷，B正确，D错误；由于静电屏蔽，金属罩内电场强度为零，故验电器C上无感应电荷，验电器C的金属箔片不会张开，C错误.针对训练2将悬挂在绝缘细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图5所示，则()图5A.A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向B.A的位置不变，B向右偏离竖直方向C.A向左偏离竖直方向，B的位置不变D.A和B的位置都不变答案 B解析带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，由于静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电，因此B所在处有电场，所以B在静电力作用下向右偏而靠近C；由于空心球能屏蔽B球的电场，所以，A所在处电场强度为零，故A球不受静电力作用，位置不变.故B 正确.三、静电吸附(多选)如图6所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电源时，金属管内的空气电离，电离出的电子在静电力的作用下运动，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了.就此示意图，下列说法正确的是()图6A.N接电源的正极B.M接电源的正极C.电场强度E B＞E AD.电场强度E B＜E A答案AC解析电子附着在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附在管壁上，说明管壁带正电荷，因此可知N接电源正极，A正确，B错误.金属棒与金属管可看成圆柱电极与圆环电极，电场线分布情况如图所示.由图可知金属棒附近的B点处电场线较密，而靠近金属管壁的A点处电场线较疏，故B处场强比A处场强大，即E B＞E A，C正确，D错误.考点一静电平衡1.一个带电的金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部的电场强度()A.一定增强B.不变C.一定减弱D.可能增强，也可能减弱答案 B解析孤立的带电金属球处于静电平衡，则内部电场强度为零，当它带的电荷量增加，再次达到静电平衡，则其内部电场强度仍为零，故B正确.2.(多选)如图1所示，当在真空中把一不带电导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近(不接触，且未发生放电现象)时，下列说法正确的是()图1A.B端的感应电荷越来越多B.导体内部场强越来越大C.导体上的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强D.导体上的感应电荷在M、N两点产生的场强相等答案AC解析由于导体AB缓慢移动，所以导体AB内部可以认为始终处于静电平衡状态，导体内部场强始终为零，选项B错误；由于导体AB距P越来越近，所以导体A、B两端积累的感应电荷会越来越多，选项A正确；M点距小球P的距离比N点要近，带负电的小球P在M点产生的场强大于在N点产生的场强，而导体内部的合场强处处为零，那么导体上的感应电荷在M点产生的场强就大于在N点产生的场强，故选项C正确，选项D错误.考点二尖端放电静电屏蔽3.下列应用与防护不属于尖端放电现象的是()A.一般高压设备中导体的表面应该尽量光滑B.一般马路表面建造的很平滑C.夜间高压线周围会出现一层绿色光晕D.一般高楼大厦顶部装有避雷针答案 B解析马路表面建造的很平滑与静电无关，A、C、D属于尖端放电现象，故选B.4.下列与静电屏蔽无关的是()A.避雷针的顶端做得很尖细B.用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安然无恙C.超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成D.电视闭路线芯外常包有一层金属网答案 A解析避雷针是应用尖端放电的原理，其余三项均是利用了金属对内部的静电屏蔽作用. 5.如图2所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B接触，达到静电平衡后，则()图2A.B的空腔内电场强度为零B.B不带电C.B的外表面带正电D.B的内表面带负电答案 D解析因为金属壳的外表面接地，所以外表面没有感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，B的内表面带负电，D正确，B、C错误；B的空腔内有带正电的小球A 产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，所以空腔内电场强度不为零，A错误.考点三静电吸附6.(多选)静电喷漆是利用静电吸附现象制造的，其喷涂原理如图3所示，则以下说法正确的是()图3A.在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场B.涂料微粒一定带正电C.涂料微粒一定带负电D.涂料微粒可能带正电，也可能带负电答案AC解析工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动，是由于喷枪喷嘴与被涂工件之间形成了强电场，由正电荷对涂料微粒的吸引作用可得出涂料微粒带负电，故A、C正确. 7.如图4为静电除尘器除尘原理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电，在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的.下列表述正确的是()图4A.到达集尘极的尘埃带正电荷B.电场方向由放电极指向集尘极C.带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受静电力越大答案 D解析由于集尘极与电源的正极连接，尘埃在静电力作用下向集尘极迁移并沉积，说明到达集尘极的尘埃带负电，A错；电场方向由集尘极指向放电极，B错；尘埃带负电荷，在电场中受静电力的方向与电场方向相反，C错；根据F＝qE可知，同一位置带电荷量越多的尘埃所受静电力越大，D正确.8.(多选)如图所示的四组静电实验中，能使左边的验电器的金属箔片张开的是()答案AC解析处于静电平衡状态下的导体所带的电荷分布在导体的外表面，A项正确，B项错误；C项因导线与右侧验电器的金属盒表面接触，左侧验电器相当于右侧验电器的远端，金属箔片应张开，D项中左边的验电器处于金属网罩的静电屏蔽中，左边验电器的金属箔片不会张开，C项正确，D项错误.9.如图5所示，较厚的空腔球形导体壳中心处有一个正点电荷，则图中a、b、c、d各点的电场强度大小关系为()图5A.E a>E b>E c>E dB.E a>E c＝E d>E bC.E a>E c>E d>E bD.E a<E b<E c＝E d答案 C解析当静电平衡时，空腔球形导体壳内壁感应出负电荷，外壁感应出正电荷，感应电荷形成的电场与点电荷形成的电场叠加，导致空腔球形导体壳中场强为零.画出电场线的大致分布如图所示.由于a处电场线较密，c处电场线较疏，d处电场线最疏，b处场强为零，则E a>E c>E d>E b，C正确.。
静电屏蔽
预习评价1．下列关于静电感应和静电平衡的说法中，正确的是( )A．静电感应是由于导体内的自由电子受电场力作用的结果B．导体内的自由电荷都不运动称为静电平衡C．导体静电平衡时，导体所占空间各处场强均为零D．导体静电平衡时，导体内部将没有“净”电荷2．某农村小塑料场的高频热合机产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未接通有线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看．为了使电视机不受干扰，可采取的办法是( )A．将电视机用一金属笼子罩起来B．将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地C．将高频热合机用一金属笼子罩起来D．将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地3．一个带电的金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部的场强( )A．一定增强B．不变C．一定减弱D．可能增强也可能减弱4. 如图5所示，在真空中把一原来不带电的绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰)，下列说法正确的是( )图5A．B端的感应电荷越来越多B．导体内场强越来越大C．导体的感应电荷在M点产生的场强恒大于N点产生的场强D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等课堂学习流程设计用案人自我创新【范例精析】例1长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图1所示．当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强大小等于________，方向为________．图1解析达到静电平衡后的导体棒，其内部合场强处处为零，此合场强为点电荷q和导体棒上感应电荷分别在O处产生的场强的矢量和，因此两场强应大小相等、方向相反．欲知感应电荷在O 处产生的场强大小，只需求q 在O 处的场强，该场强的大小E ＝kq(R ＋L 2)2，方向水平向右．所以，感应电荷在O 处产生的场强大小E ＝kq(R ＋L 2)2，方向与q 在O 处的场强方向相反，即水平向左．答案 kq(R ＋L 2)2水平向左点拨与技巧 (1)解决此类问题通常根据静电平衡原理、感应电荷产生的场强E ′与原场强E 0关系，把求感应电荷的场强转化为原来的场强．(2)注意：E ′与E 0关系是等大反向，合场强为零，解题首先要弄清求的是感应电荷的场强还是合场强．变式训练1 如图2所示，在孤立点电荷＋Q 形成的电场中，金属圆盘A 处于静电平衡状态．若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A 内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示，要求严格作图)．图2答案 如图所示.解析 圆盘A 处于静电平衡状态，因此内部各点的合场强都为零，即圆盘A 内的每一点处，感应电荷产生的电场强度都与点电荷＋Q 在那点产生的电场强度大小相等、方向相反．例2 如图3所示为一空腔球形导体(不带电)，现在将一个带正电的小金属球A 放入空腔中，当静电平衡时，图中a 、b 、c 三点的场强E 和电势φ的关系是( )图3A ．E a >E b >E c ，φa >φb >φcB ．E a ＝E b >E c ，φa ＝φb >φcC ．E a ＝E b ＝E c ，φa ＝φb >φcD ．E a >E c >E b ，φa >φb >φc解析 画出空腔导体内外的电场线分布，可以看出E b ＝0，但φb ＞0，由内向外电势依次降低，φa ＞φb ＞φc ；由电场线疏密可看出E a ＞E c ＞E b .处于静电平衡的导体内部场强处处为零，导体是一个等势体，但其电势并不一定为零．答案 D点拨与技巧 本题应先找出原电场，再找出哪是电场中的导体，然后由本节知识求解．变式训练2 如图4所示，A 、B 为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C 、D 放在两球之间，则下列叙述正确的是( )图4A ．C 棒的电势一定高于D 棒的电势B ．若用导线将C 棒的x 端与D 棒的y 端连接起来的瞬间，将有从y 流向x的电子流C ．若将B 球接地，B 所带的负电荷全部流入大地D ．若将B 球接地，B 所带的负电荷还将保留一部分答案 ABD解析 由右图所示的电场线方向可知A 、B 、C 、D 的电势高低为φA ＞φC ＞φD ＞φB .当用导线将C 棒的x 端与D 棒的y 端连接的瞬间，将有自由电子从电图5 图4势低的D棒流向电势高的C棒，这时C与D已通过导线连接为一个导体了，静电平衡后，它们的电势相等，C的x端仍带负电，D的y端仍带正电，而C的右端及D的左端均不带电，即C右端的正电荷与D左端的负电荷中和掉了．当将B球接地时，一部分自由电子从低于大地电势的B球上流向大地，而一部分电子受到D棒y端正电荷的吸引而保留在靠近y的近端处，如果把带正电的A球移走，接地的B球上的负电荷才全部流入大地．达标检测A类1．用一根跟毛皮摩擦过的硬橡胶棒，靠近不带电验电器的金属小球a（图1），然后用手指瞬间接触一下金属杆c后拿开橡胶棒，这时验电器小球A和金箔b的带电情况是( )A．a带正电，b带负电 B．a带负电，b带正电C．a、b均带正电D．a、b均带负电E．a、b均不带电2．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用E p表示球壳外任一点的场强，则( )A．当＋Q在球壳中央时，E p＝0B．不论＋Q在球壳内何处，E p一定为零C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E p＝0D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E p一定为零3．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷，其电场分布是图2中的哪一个（ )4．一带正电的绝缘金属球壳A，顶部开孔，有两只带正电的金属球B、C用金属导线连接，让B球置于球壳A的空腔中与内表面接触后又提起到图3位置，C球放A球壳外离A球较远，待静电平衡后，正确的说法是 ( )A．B、C球都带电B．B球不带电，C球带电C．让C球接地后，B球带负电 D．C球接地后，A球壳空腔中场强为零5．有一绝缘空心金属球A，带有4×10-6C的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B，带有2×10-6C的负电荷．若把B球跟A球的内壁相接触，如图4所示，则B球上电量为______C，A球上电量为_______C，分布在_______．6．如图5，在真空中有两个点电荷A和B，电量分别为－Q和＋2Q，它们相距L，如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r（2r＜L）的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小_____方向_________。
静电屏蔽学习.pptx
空气电离
正负电荷奔向异种电荷
尖端失去电荷
尖端放电
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应用: 避雷针
应用：避雷针
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闪电防护
• 雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则． • 一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中，所以人
长得高还是一件非常痛苦的事情． • 二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害．所
态时，导体所带的净电荷只分 布在导体的外表面上，导体内 部没有净电荷。
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研究静电平衡时导体内部的电荷 ——法拉第圆筒 实验
结论: •1.导体内部没有电荷,电荷分布在导体 的外表面 •2.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
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小结：处于静电平衡状态导体的性质
拉第圆筒）和一个验电器相距较远地放置。
现用一个（不带电的）带绝缘手柄的金属小
球先与圆筒的外壁接触、再与验电器的小球
接触，验电器的箔片会 ；让系统回到初
始状态，用小球先与圆筒的内壁接触、再与
验电器小球接触，验电器的箔片将会
；
让系统回到初始状态，另用一根长导线将圆
筒的内壁和验电器的小球相连，验电器的箔
片将会
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结论：导体处于静电平衡状
态时，其表面任一点场方向跟 该点表面垂直。
E
+ +++ ++++ -- - - -- --
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思考： 电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？
均匀球形导体
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静电平衡状态下导体的电场 静电平衡状态
高二上学期物理静电的防范与利用
静电场第7节静电的利用与防范目标导航知识要点难易度1，什么是静电平衡2，静电平衡状态：等势体，内部场强为0，表面场强和表面垂直3，导体上电荷的分布特征：尖锐的地方电荷密度大4，尖端放电、静电屏蔽★★★★★★★★知识精讲一、静电平衡状态、导体上电荷的分布1.静电平衡状态：导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动，称导体达到了静电平衡状态。
2.静电平衡状态下导体的特点：(1)内部电场强度处处为零（外部场强和感应场强叠加为0）；(2)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面垂直；(3)因为导体内部场强为0，表面场强与表面垂直，在导体内移动电荷电场力不做功。
也就是说，静电平衡的导体是一个等势体，表面是一个等势面。
3.导体上电荷的分布(1)处于静电平衡状态的导体，内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。
(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
如下图：【思考判断】(1)处于静电平衡状态的导体，表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面可能垂直，可能平行，也可能成任意夹角。
（）(2)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场强度为0，所以处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。
（）例1.处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是（）A.导体内部无任何电场B.外电场不能进入导体内部C.所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零二、静电防止1.空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，使分子中的正负电荷分离的现象。
2.尖端放电：与导体尖端异号的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。
尖端放电的应用与防止：(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。
3.静电的危害静电在印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张粘在一起，难以分开；在印染厂里，棉纱、毛绒、人造纤维上的静电会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降。