静电平衡状态下导体的电场1静电感应
静电现象的应用
1、尖端放电 避雷针 导体尖端电荷密度大 尖端周围电场强 空气电离 尖端放电
2、静电屏蔽 1）空腔导体的特点: 空腔导体能把外电场挡住，空腔内没有电场，空腔内不受外电场的影响。
放入电场E中带空腔导体
E空腔=0
E导体=0
+
2、静电屏蔽 2）静电屏蔽： 导体壳（金属网罩）能保护 它所包围的区域，使这个区域 不受外电场的影响。 3）静电屏蔽应用：
三、课时小结
1、静电平衡状态下导体的电场 概念：静电平衡、静电屏蔽、静电感应 静电平衡条件：导体内部的场强处处为零。 2、导体上电荷的分布 1）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，电荷的密度越大。 3、尖端放电 尖端放电现象、应用。 4、静电屏蔽 静电屏蔽现象、应用。
静电现象的应用
E外
-
-
+
+
+
一、静电平衡状态下导体的电场 静电感应: 1、置于电场中的导体， 自由电荷受电场力作 用，将发生定向移动。 2、静电感应：在导体两 端，积聚等量异种电荷。 （一直持续到E合=0） 3、静电平衡：当内部合 场强为零时，（E’=E） 电荷不再发生定向移动。
E外
一、静电平衡
-
-
-
+
+
+
E外
-
-
-
+
+
+
E感
E感
一、静电平衡状态下导体的电场 静电平衡状态下的导体特点: 1、导体内部场强处处为零 自由电子不定向移动，不受电场力→导体内部场强处处为0 2、导体是等势体（各点相等）,表面为等势面 导体内部、表面移动电荷，电场力不做功→各点电势相等 3、导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直 导体表面是等势面→跟电场线垂直
于静电平衡中导体感应电荷分布的问题
于静电平衡中导体感应电荷分布的问题
在静电平衡中，导体表面的电荷分布是不均匀的。
当一个带电体靠近无电荷的导体时，导体的电子将被带电体的电场所吸引，而离子则会被排斥到远离带电体的地方。
这样就会在导体的表面形成一个电荷分布，使得导体内部的电场为零。
这个过程称为电荷感应。
具体来说，如果带电体带有正电荷，导体表面靠近带电体的一侧会积累负电荷，而远离带电体的一侧则会积累正电荷。
这样导体的内部电场被这个分布的电荷所抵消，导体内部处于电场为零的静电平衡状态。
导体表面电荷分布的强度取决于带电体的电荷量和距离。
当带电体与导体足够靠近时，电荷分布将较为密集，而当距离增加时，电荷分布将逐渐变得稀疏。
总的来说，在静电平衡中，导体感应电荷分布的目的是实现导体内部电场为零，以达到稳定静电平衡的状态。
高中物理选修3-1静电现象的应用知识点
高中物理静电现象的应用知识点一、静电感应现象1. 导体：容易导电的物体叫导体。
2. 导体中存在大量自由电荷。
常见的导体有：金属、石墨、人体、大地、酸碱盐溶液等。
3. 静电感应现象：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。
4. 感应电荷：静电感应现象中，导体不同部分出现的净电荷。
二、静电平衡状态下导体的电场1. 静电场中导体内电场分布2. 静电平衡：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。
3. 静电平衡导体的特性：(1)导体内部场强处处为零(2) 导体是等势体,表面为等势面(3)导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直三、导体上电荷分布1. 法拉弟圆桶实验2. 静电平衡时，超导体上电荷分布规律：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。
四、静电屏蔽1. 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。
2. 静电屏蔽的两种情况：导体内腔不受外界影响;接地导体空腔外部不受内部电荷影响。
3. 静电屏蔽的本质：静电感应与静电平衡4. 静电屏蔽的应用：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、鞋高中物理学习方法(一)预习学习的第一个环节是预习。
有的同学不注重听课前的这一环节，会说我在初中从来就没有这个习惯。
这里我们需要注意，高中物理与初中有所不同，无论是从课程要求的程度，还是课堂的容量上，都需要我们在上课之前对所学内容进行预习。
在每次上课前，抽出一段时间(没有时间的限制，长则20分钟，短则课前的5、6分钟，重要的是过程。
)将知识预先浏览一下，一则可以帮助我们熟悉课上所要学习的知识，做好上课的知识准备和心理准备;二则可以使我们明确课堂的重点，找出自己理解上的难点，从而做到有的放矢地去听课，有的同学感到听课十分吃力，原因就在于此。
人教版高一物理选修3-1第一章《静电场》全章知识点填空
人教版物理选修3-1第一章《静电场》全章知点填空1.1电荷及其电荷守恒定律一、电荷（1）摩擦起电：物体由于_________而带电。
（2）自然界中只存在两种电荷：________和________电荷。
①正电荷：用丝绸摩擦过的玻璃棒所带的电荷。
则丝绸所带的电荷为________。
②负电荷：用毛皮摩擦过的橡胶棒所带的电荷。
则毛皮所带的电荷为_________。
③电荷间的相互作用：同种电荷互相________，异种电荷互相_________。
（3）电荷量：电荷的多少。
符号：Q或者q。
单位：库仑，简称库，符号C。
（4）摩擦起电的原因：原来电中性的物体由于得到电子而带________电，失去电子的物体则带______电。
（5）自由电子：金属中原子的外层电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中____________二、静电感应（1）内容：靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷。
（2）感应起电：利用__________使金属导体带电的过程。
三、电荷守恒定律（1）内容：电荷既不会创生，也不会消灭，它只是从一个物体________到另一物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量___________。
（2）普遍表述：一个与外界没有电和交换的系统，电荷的代数和保持不变。
四、元电荷（1）元电荷：_________________，用_________表示。
（2）元电荷的值：__________（3）比荷：电子的_________与__________之比。
1.2库伦定律1.电荷间的相互作用力大小与两个因素有关：一是与_________有关，二是与__________有关。
2.当带电体之间的________比它们自身的大小大得多时，带电体的形状和体积对相互作用力的影响可以忽略不计，这时的带电体可以看作_______。
3.库仑定律：真空中两个__________间的相互作用力，与它们的________成正比，与它们的成反比，作用力的方向在______上。
静电平衡及电容器1
考点 平行板电容器的动态分析
1．两个公式的比较
[重点理解]
公式
C＝UQC＝ΔΔQU
C＝4επrkSd
公式
决定式，适用于平行板电
定义式，适用于一切电容器
特点
容器
意义 对某电容器 Q∝U，但QU＝C C∝εr，C∝S，C∝1d，反 不变，反映容纳电荷的本领 映了影响电容大小的因素
2.平行板电容器的动态分析思路 (1)确定不变量，分析是电压不变还是所带电荷量不变． (2)根据决定式 C＝4επrkSd分析平行板电容器电容的变化． (3)根据定义式 C＝UQ分析电容器所带电荷量或两极板间电压的 变化． (4)根据 E＝Ud分析电容器极板间场强的变化．
－
＋
－
＋
－ －
E′
＋ ＋
E0
－
＋
－
＋
－
＋
－
＋
－E合=0 ＋
E0
－
＋
－
＋
－
＋
3、处于静电平衡状态导体的特点：
（1）导体内部的场强处处为零——静电平衡条件 （2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面
W UABq (A B)q 0 所以一点场强
典例1
典例2
双基夯实练习3
双基夯实练习4
一、静电平衡状态下导体的电场
1、静电感应
把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力 作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。
A
D
E0
B
C
2.静电平衡状态
-
-
--
-
E0
-
-
1、导体中自由电荷 在电场力作用下将发 生定向移动.
高二物理选修3-1第一章静电场第七节静电现象的应用知识点精讲及经典习题训练
学校：包头市百灵庙中学学科：高二物理编写人：史殿斌审稿人：高二物理选修3-1第一章静电场第七节静电现象的应用知识点精讲及经典习题训练【教学目标】1．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，知道处于静电平衡导体的特征。
2．通过实验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，关注生活、生产中的静电现象。
【教学重点】了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡导体的特征。
【教学难点】尖端放电和静电屏蔽现象【教学过程】知识点一：静电平衡状态下导体的电场1．如图所示，把一个不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的电场中，导体内的受到库仑力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动。
这样，在导体的AB面上将出现电荷，在CD面上将出现电荷．这就是。
2．导体两面出现的正负电荷在导体内部产生与E0方向相反的电场E′，当这两个电场叠加使导体内部各点的合电场等于时，导体内的自由电子不再发生，导体达到了。
3．处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度；感应电荷的电场强度与原来电场的电场强度总是大小相等，方向相反，合电场的电场强度为。
4．处于静电平衡状态的导体，其外部表面任何一点的场强方向必定与这点的。
整个导体是个。
它的表面是个。
知识点二：导体的电荷分布1．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的。
2．在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度(单位面积的电荷量) ，凹陷的位置几乎没有电荷．3．在导体外表面，越尖锐的位置电场强度，电场线分布。
知识点三：尖端放电和静电屏蔽1．尖端放电现象（1）空气的电离：空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的的现象。
（2）尖端放电：那些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，相当于导体从尖端，这个现象叫做尖端放电。
（3）尖端放电不是导体尖端失去电荷，而是与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引到尖端，尖端上的电荷被。
电场中的导体和电介质
二、电容器
1、电容器的定义
两个带有等值而异号电荷的导体 所组成的系统，叫做电容器。
+Q
-Q
2、电容器的电容
如图所示的两个导体放在真空中，它们所 带的电量为+Q、-Q，它们的电势分别为 V1、V2，定义电容器的电容为： 计算电容的一般步骤为： •设电容器的两极板带有等量异号电荷； •求出两极板之间的电场强度的分布； •计算两极板之间的电势差； •根据电容器电容的定义求得电容。
3-4 物质中的电场
在静电场中总是有导体或电介质存在的，而且静电场 的一些应用都要涉及静电场中导体和电介质的行为， 以及它们对静电场的影响。
一、静电场中的导体
1、静电感应及静电平衡
若把导体放在静电场中，导体中的自由电子将在电场力的 作用下作宏观定向运动，引起导体中电荷重新分布而呈现 出带电的现象，叫作静电感应。 开始时， E’< E0 ，金属内部的场强不零， 自由电子继续运动，使得E’增大。这个过 程一直延续到E’= E0即导体内部的场强为零 时为止。此时导体内没有电荷作定向运动， 导体处于静电平衡状态。
根据静电平衡条件，空腔 由静电平衡条件，腔内壁非均匀 分布的负电荷对外效应等效于： 导体内表面总的感应电荷为 -q， 非均匀分布；外表面，总的感 在与 q 同位置处置 q 。 应电荷为 q，非均匀分布。
9
R
q q q U U U U U 0 q 壳 地 内壁 外壁 q q O o d q外壁 0
C Q V
Q C＝ 4 0 R V
物理：1.7《静电现象的应用》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)
一、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 ．内外表面分布不同，电荷都分布在外表面， 体内部没有电荷. 体内部没有电荷 2．受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大. ．受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大 3．“远近端”电荷的电性相反，电量相等. ． 远近端”电荷的电性相反，电量相等
ห้องสมุดไป่ตู้
2．静电平衡的实质 ． 导体发生了静电感应现象， 导体发生了静电感应现象 ， 感应电荷在导体内部 产生一个附加电场E′，跟外加电场E反向 反向， 产生一个附加电场 ，跟外加电场 反向 ，使自由电荷 同时又受到F′＝ E′q的电场力 ， 随着导体两端的感应电 的电场力， 同时又受到 ＝ 的电场力 荷不断积累， 逐渐增大 逐渐增大， 荷不断积累 ， E′逐渐增大， 当 E′＝E时， 导体内合场强 ＝ 时 为零，自由电荷所受合力为零， 为零，自由电荷所受合力为零，这时导体中无自由电荷 定向移动，即导体达到了静电平衡状态 定向移动，即导体达到了静电平衡状态.
第七节 静电现象的应用
学习目标： 知道静电平衡现象 知道静电平衡现象， 学习目标 ： 1.知道静电平衡现象 ， 理解处于静电 平衡状态的导体的特点. 平衡状态的导体的特点 2．通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分 ． 布特点. 布特点 重点难点： 重点难点 ： 尖端放电和静电屏蔽的原因及在实际 中的应用. 中的应用 易错问题：对外电场、 感应电场、 易错问题 ： 对外电场 、 感应电场 、 合电场的关系 认识不清. 认识不清
3．两种情况 ． (1)金属壳内部不受外部影响 金属壳内部不受外部影响 如图1－ － 甲所示 使带电的金属球靠近验电器， 甲所示， 如图 －7－3甲所示，使带电的金属球靠近验电器， 由于静电感应，验电器的箔片张开， 由于静电感应，验电器的箔片张开，这表示验电器受到 了外电场的影响. 了外电场的影响
静电平衡下的导体
静电平衡下的导体作者：蔡灵之来源：《知识窗·教师版》2011年第12期静电现象是指放在电场中的导体达到静电平衡的现象，其特点有导体内部场强处处为零，导体为等势体，导体表面为等势面；导体表面的场强与导体表面垂直；导体内部没有净电荷。
笔者从以下两方面来说明静电平衡的现象，希望对学生的理解有所启发。
一、要紧紧抓住电场强度的概念，弄清静电平衡的基本原理金属原子的最外层电子受到原子核的吸引力便十分微弱，在一块金属中，某原子的最外层电子在其余原子的作用下，会很容易脱离原来的原子，而在整块金属中游荡，成为自由电子。
剩余部分叫金属阳离子，它只能在自身的平衡位置附近做无规则的振动。
整块金属呈电中性。
当把呈电中性的金属导体放入电场强度为E0的静电场中时，导体中的自由电子受到与电场E0方向相反的电场力F=eE0的作用，除了做无规则的热运动外，还要向电场E0的反方向做定向移动。
如图1中的甲图所示，自由电子在导体的AB面集结，使AB面出现负电荷，而相对的CD面出现“过剩”的等量正电荷，如图1中的乙图所示。
此时两侧面出现的正、负电荷在导体内部产生的电场E′（图中E′用黑虚线箭头表示）与E0反向，此时自由电子又受到电场力F′=eE′的作用，F与F′方向相反，当E′=E0时，导体内合场强E=0，自由电子受到的合力也为零，这时导体中无电荷定向移动，如图1中丙图所示，从而得到处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零的结论，在导体内部移动电荷不做功，此时导体也是等势体。
二、通过适当练习，提高分析问题的能力要通过适当的变式练习，使学生从多个侧面加深对导体中的电场处处为零的理解，并能举一反三地解决问题。
为此，笔者设计了如下程序题组，来加深学生对静电平衡下导体的理解。
例1．如图2所示，在孤立点电荷+Q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）。
物理3-1人教浙江专全程导笔记文档：第一章 静电场 7 静电现象的应用 含答案
7静电现象的应用知识内容静电现象的应用考试要求必考加试b课时要求1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件.2。
掌握静电平衡状态下的导体特点。
3。
了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用。
一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布1．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．2．静电平衡状态的特征：(1）处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为0.(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．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、尖端放电和静电屏蔽1．空气的电离：导体尖端电荷密度很大,附近的电场很强,空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动,把空气中的气体分子撞“散”，也就是使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，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．静电屏蔽:金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响，壳(网）内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳（网)的这种作用叫做静电屏蔽．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．[即学即用］判断下列说法的正误．（1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零．(√)(2)处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0.（√)（3）静电平衡时，导体内的自由电子处于静止状态．(×）（4)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地．(×）（5）用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器(金属球在金属网罩外)，则验电器箔片能张开．(×）(6）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、静电平衡状态下的导体［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号电荷．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电场力作用而移动，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．处于静电平衡的导体是等势体，表面是等势面,所以导体表面的电场线应与导体表面垂直．例1处于静电平衡中的导体,内部场强处处为零的原因是（) A．此时导体处于不带电的状态B．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零C．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合场强为零D．以上解释都不正确答案C解析导体在电荷q的电场中处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点，感应电荷产生的附加电场的场强与电荷q产生的场强大小相等，方向相反,此时导体的内部场强处处为0，电荷只分布在导体的表面，且整个导体是一个等势体,故A、B、D错误,C正确．二、导体上电荷的分布静电平衡时，导体上的电荷分布有：(1）净电荷只分布在导体表面,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2甲所示．(3）净电荷在导体表面的分布不均匀,一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示．甲乙图2例2如图3所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内并接触，其结果可能是(）图3A．只有球壳外表面带正电B．球壳的内表面带负电，外表面带正电C．球壳的内、外表面都带正电D．球壳的内表面带正电，外表面带负电答案A解析小球与球壳接触构成一个新导体,它的电荷量都分布在新导体的外表面,即只有球壳外表面带正电，A对，B、C、D错．针对训练1如图4所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。
高中物理：静电平衡现象
高中物理：静电平衡现象【知识点的认识】一、静电平衡状态下导体的电场1．静电感应现象：放在电场中的导体，其内部自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异号电荷的现象．2．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，我们就认为导体达到了静电平衡状态．3．静电平衡状态下导体的特点：（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整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面．（3）表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面垂直．4．导体上电荷的分布：（1）处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在外表面上．（2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎无电荷．注意：人与大地都是导体，在人触摸导体的过程中，带电体、人、大地组成一个新导体，地球往往是新导体的远端．【命题方向】题型一：对静电平衡状态概念的理解例1：如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷．达到静电平衡后，（）A．a端的电势比b端的高B．b端的电势比d点的低C．a端的电势不一定比d点的低D．杆内c处场强的方向由a指向b分析：根据静电平衡可知，同一个导体为等势体，导体上的电势处处相等，再由固定电荷产生的电场可以确定电势的高低．解：达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到φa＝φb，由于正电荷在右边，所以越往右电场的电势越高，所以φd＞φb，所以B正确．由于杆处于静电平衡状态，所以内部的场强为零，所以D错误．故选：B．点评：达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，这是解决本题的关键的地方，对于静电场的特点一定要熟悉．。
静电感应现象
E
-
在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应 现象。
-
-
-
E’
E
-
感应电荷在导体内部产生电场E’，与原电场叠 加。只要内部合场强不为零，自由电子就会继 续做定向移动。
-
-
-
E’=E
E
-
当内部合场强为零时，即E’=E时，电荷不再发 生定向移动。
二、导体上电荷的分布
研究静电平衡时导体内部的电荷 ——法拉第圆 筒 实验
尖端放电 导体尖端电荷密度大
尖端周围电场强 空气中残留带电粒子剧烈运动
空气电离 正负电荷奔向异种电荷
尖端失去电荷 尖端放电
应用: 避雷针
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．所谓跨步电 压是雷击点附近，两点间很大的电位差， 如若人的两脚分得很开，分别接触相距远 的两点，则两脚间便形成较大的电位差， 有强电流通过人体使人受伤害．
闪电防护
• 第三是不可到孤立大树下和无避雷装 置的高大建筑体附近，不可手持金属 体高举头顶．
2、感应起电
（1）静电感应：把电荷移近不带电的导体， 可以使导体带电的现象，叫做静电感应．
规律：近端感应异种电荷， 远端感应同种电荷
（2）感应起电：利用静电感应使物体带电， 叫做感应起电．
一、静电平衡状态下导体的电场
--场中的导体，自由电荷受电场力作用， 将发生定向移动。
-
-
-
现象: ••甲乙::AA的 的箔箔片片张始角终逐没渐有增张大开为什么? 结论: •的导外体表内面部没有电荷,电荷分布为在什导么体?
2013年高中物理教程选修3-1课件 1-7
第七节
静电现象的应用
课前自主学习
课堂互动探究
典例分析
课后巩固提升
课 标 解 读
（学生用书P28）
1.知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导 体的特征． 2．知道处于静电平衡状态的导体上电荷的分布规律． 3．了解尖端放电现象． 4．理解静电屏蔽现象的形成原因，及其在技术上的应 用.
答案
B
三、静电屏蔽 例3 如图所示，在球壳内部球心放置带电量为＋Q的 点电荷，球壳内有A点，壳壁中有B点，壳外有C点，则下列 说法正确的是( )
A．A、B两点场强均为零 B．EA>EB>EC C．EB＝EC＝0 D．以地面电势为零，则φA>0
解析 金属球壳接地，则C处场强为零，即EC＝0，B在 导体内处于静电平衡，所以EB＝0，故C选项正确；画出球 壳内电场线分布如图，沿电场线电势降低，D选项正确．
解析
处于静电平衡的导体，内部场强处处为零，导体
内任一点的场强是外加电场和感应电场的叠加，故C选项正 确；球内空间处于静电屏蔽中，故D选项正确．
答案
CD
课后巩固提升
（学生用书P30）
A．用手接触一下导体的A端，导体将带负电 B．用手接触一下导体AB的正中部位，导体仍不带电 C．用手接触一下导体AB的任何部位，导体将带正电 D．用手接触一下导体AB后，只要将带电小球不移走， AB不可能带电
解析 因无穷远处和大地的电势为零，因此带负电的小 球所形成的电场中某一点的电势均小于零．由于导体AB是 一等势体并且低于大地的电势(也可以画出电荷－Q产生电场 的电场线方向来判断AB电势)，而且人体和大地是连在一起 的，因此当人接触导体AB时，不管接触哪一端，电场力作 用都使导体AB中自由电子从电势低处(AB导体)移向电势高 处(大地)，从而使AB带正电．
人教版物理选修3-1 1.7 静电现象的应用
1.7 静电现象的应用一静电平衡状态下导体的电场1.静电感应现象如图甲所示，将一带电的金属导体放到场强为 E0的静电场中，导体内的自由电子在静电力的作用下逆着电场线定向移动，使导体一侧聚集负电荷，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.静电平衡状态如图乙所示，金属导体中自由电子受到导体周围电场的静电力作用后向左移动，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，叠加的结果是使原场强逐渐减弱，直到导体内部各点的合场强等于零为止，于是导体内的自由电子不再发生定向移动，我们就说导体达到了静电平衡状态，如图丙所示。
3.静电平衡状态的特点（1）处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零。
导体内部每一点都有两个场强，叠加的结果使得该点合场强为零。
不能说导体内部没有电场。
电势具有相对性，取决于零电势点的选取，故导体的电势不一定为零。
（2）导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直。
（3）处于静电平衡的导体是个等势体，导体表面是个等势面，电荷在等势体内或等势体表面运动时，电场力不做功。
（4）对一孤立的带电导体，可视为导体处于自己所带电荷的电场中，达到静电平衡时，也有以上特点。
二静电平衡状态的导体上电荷的分布尖端放电1.带电导体导体内部没有电荷，静电荷只能分布在外表面上，电荷在导体的外表面上的分布往往是不均匀的，越尖的地方，电荷分布的密度越大，凹陷的地方几乎没有电荷。
2.带电球壳所有电荷都分布在球外表面上，球壳内部没有静电荷；球壳内场强为零；如果在球壳内部放入电荷，则电场线在球壳上中断。
3.尖端放电（1）空气的电离导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。
（2）尖端放电中性分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。
静电平衡状态下导体所带电荷分析
静电平衡状态下导体所带电荷分析作者：郭今戈来源：《物理教学探讨》2016年第05期摘要：静电平衡状态下导体所带电荷的分布、电场强度以及电势计算是学习中的难点，尤其是静电平衡状态下导体内壁电荷的分布、接地情况下导体腔内电荷的辨别以及手摸接触情况下相连导体的电荷分布，在学习过程中容易混淆，本文重点分析几种在学习过程中遇到的静电平衡疑难问题。
关键词：静电屏蔽；静电平衡；接触中和中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）5-0042-31 静电屏蔽概念静电感应是导体在电场中自由电荷重新分布的现象，由于静电感应，在导体两侧出现等量异种电荷，感应出的电荷在导体内部产生与外电场相反的电场，两个电场相互叠加，导致导体内部合场强为零，自由电子停止定向移动，导体达到静电平衡状态。
导体为等势体，表面是等势面，导体内部场强处处为零，在导体内部移动电荷时，电场力不做功，任意两点间的电势差为零。
静电屏蔽有两种情况[1]，如图1所示。
学生在学习静电平衡状态的时候经常会遇到导体空腔内壁是否带电、导体内部场强是否处处为零、接地情况的电荷分布等问题，下面逐一讨论。
2 内部外部法判断接触导体空腔内壁的小球是否带电荷人教版选修3-1教材中研究空腔导体内表面的电荷实验，如图2所示，取两个验电器a和b，在b上装一个几乎封闭的空心金属球c（只在上端开有小孔），使b和c带电，a不带电。
d 是带有绝缘柄的金属小球，使d跟c的外部接触，再让d跟a的金属球接触，这样操作若干次，观察a的箔片的变化；使d在c的内表面接触，再让d跟a的金属球接触，反复操作若干次，观察a的箔片的变化。
通过这个实验，可以得知空腔导体电荷分布在外表面，其内表面没有电荷分布。
但是，在下面这个例子中，静电平衡的场景发生了变化。
例1 图3是法拉第圆筒实验装置，验电器a原来不带电，验电器b原来带有电荷；金属小球e直接固定于绝缘手柄上，金属小球f用一较长的导体棒（长度大于圆筒的深度）相连后固定于绝缘手柄上，则下列操作中，能使验电器a带电的是（）A.使e与b的圆筒外壁接触后再与a的圆筒内壁接触B.使e与b的圆筒内壁接触后再与a的圆筒外壁接触C.使f与b的圆筒外壁接触后再与a的圆筒内壁接触D.使f与b的圆筒内壁接触后再与a的圆筒内壁接触分析电荷分布在导体的外表面，因此e或f与b外壁接触后都能使部分电荷转移到小球上，然后与a圆筒内表面接触后，电荷可以全部转移到a的外部[2]。
高二物理静电现象及其应用
二、导体上电荷的分布 一个导体，不论原来是不是带电，放 入电场以后，都会由于静电感应而在 导体的不同部位出现不同的电荷。
那么，在静电平衡状态下，导体上的 电荷怎样分布呢？
法拉第圆筒实验(演示)
实验模拟
实验结论
二、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。
6、水平向右匀强电场，带电球A点竖直上抛，轨迹
如图，A、B两点在同一水平线上，M为轨迹最高点．
小球抛出时的动能为4J，
在M点时它的动能为2J，
不计其他的阻力．求： （1）小球的水平位移S1与S2的比值． （2）电场力F与重力G的比值．（用根式表示） （3）小球落回到B点时的动能EKB （4）S1与M点高度的比值
四、静电屏蔽(演示)
四、静电屏蔽
应用: 1.野外高压输电线 2.电力工人在带电作业时的工作服
典型例题1 一个空腔金属球，球壳有一定 厚度，球心处有一个负点电荷，a、 b、c、d四点分别位于空腔、球壳、 球的外表面、球外，如图所示,试比 较四点的场强大小.
典型例题2 如图所示，长为L的导体棒原来不 带电，现将一带电量为Q的正点电荷放 在距棒左端R处。当达到静电平衡后， 棒上的感应电荷在棒内中点处产生的 电场如何的大小_______,方向______.
•答案 BCD
• 8.如图所示,P是一个很大的金属板,水平放置,Q是 一个带正电的点电荷,固定在板外.另一个可看作质 点的带负电的小物体C,以一定的初速度从图中的a 点沿金属板表面移动到b点,移动过程中C的带电荷 量保持不变,它与金属板间的摩擦不能忽略.关于C 的这段运动过程,下面的说法中正确的是 ( ) A. C对P板的压力先变小后变大 B. C的加速度先变小后变大 C. C的电势能先变小后变大 D. C的速度先变小后变大
电场中的导体静电感应和静电平衡
电场中的导体静电感应和静电平衡电场中的导体教学目的:1、知道静电感应现象，并能用于解释有关的问题;2、知道导体的静电平衡状态及处于平衡状态中的导体电场强度、电荷、电势等物理量分布的基本特点;3、利用演示实验，帮助学生正确理解静电学习题的物理情景，克服“静电学抽象难懂”的心理;4、总结静电平衡问题的特点，培养学生提高综合运用已学知识，分析、解决相关问题的能力。
教学重点:处于静电平衡状态的导体的特点教学难点:静电感应现象中导体的电场、电荷分布教学方法:以实验、讨论为基础的启发式教学法教学仪器:投影仪，范格拉夫起电机，验电器，空心导体球，带绝缘架的金属导体。
教学过程:一、组织教学二、引入新课【习题1】原来静止的自由电荷在电场力的作用下，总由高的地方向低的地方移动。
讨论:该填入“电场强度”、“电势”还是“电势能”,【习题2】如果在匀强电场中同时放进带正电的点电荷和带负电的点电荷，正电荷将电场线移动，负电荷将电场线移动;我们知道，在金属导体中，具有大量的自由电子和金属正离子。
【问题】如果我们把一块导体放进一个电场中，会有什么情况发生呢,【板书课题】电场中的导体三、新课教学【演示实验1】把验电器的验电球靠近施感电荷，可见验电器的指针张开。
98963844.doc - 1 -【讨论】为什么验电器尚未与电荷接触，验电羽就已经张开,【结论】把金属导体放进电场中，结果会使导体的电荷重新分布，在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。
【板书】静电感应【讨论】发生静电感应时(1)导体中的自由电子将如何移动,(2)出现的感应电荷会激发电场吗,(3)满足什么条件，电荷的定向移动才会停下来,(4)这时导体的电势和电场强度都有哪些特点,’ ’【结论】发生静电感应的正负电荷形成一个附加电场 E，当E,E时，附加电场与0外电场完全抵消，自由电子的定向移动完全停下，这时导体处于静电平衡状态。
， EEE0 0 0 EE,0 内甲乙丙【板书】静电平衡【板书】处于静电平衡状态的导体的基本特点:(1) 导体内部的场强处处为零;(2) 导体内部没有净电荷(净电荷只能全部分布在导体的表面上); (3) 导体是一个等势体(表面是一个等势面);(4) 导体表面附近的电场线跟导体表面垂直，导体内部没有电场线;四、例题与练习,10【习题】一金属球A放在距一带电量为,4.5×10C的点电荷0.3m处(如图)求金98963844.doc - 2 -属球A达到静电平衡用户，感应电荷在A球球心处产生的场强的大小和方向。
静电现象的应用知识讲解
静电的最大危害是，放电火花会点燃某些易燃物质，引起爆炸 ，专门用来装汽油、柴油等液体燃料的卡车，在灌油和运输过 程中，燃油与油罐摩擦、撞击产生的静电，如果没有及时引走 ，一旦电荷积累相当多，达到相当高的电压(可达上千伏)，就会 产生火花放电而引起爆炸．雷电将使建筑物和动植物以及人受 到致命的伤害，引起火灾．医院手术台上，静电火花会引起麻 醉爆炸．煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸．航天工业里，静 电放电会干扰航天器的运行，甚至会造成火箭和卫星的发射失 败．在石化工业，因静电引起的事故屡见不鲜．
静电会给人们带来麻烦，甚至造成危害．在印刷厂里，纸张之 间摩擦带电，会使纸张粘在一起，难于分开，给印刷带来麻烦 ；在印染厂里，棉纱、毛线、人造纤维上的静电会吸引空气中 的尘埃，使印染质量下降．静电对现代高精密度、高灵敏度的 电子设备颇有影响，带静电很多的人，会妨碍电子计算机的正 常运行，会因火花放电击穿电子仪器的某些器件．
状态．
2 处于静电平衡状态下导体的特点 (1)处于静电平衡状态下的导体，内部场强 处处为零 ． (2)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 ，地球是一个 等势体 ．
二、导体上电荷的分布特点
1．导体内部 净没电有荷，净电荷分布在导体的
外．表面
2．在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度 置几乎 没有电荷． 3．尖端放电
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)静电平衡时，导体内存在两个电场：外电场 E0 和感应电荷 在导体内部产生的附加电场 E′，在导体内部各位置，附加电场 E′与外电Байду номын сангаас E0 方向相反、大小相等，导体内各位置的合场强为 零，自由电荷所受合力为零．
新课标高中物理选修第7节 静电现象的应用教案
第7节静电现象的应用一、静电平衡状态下的导体的电场1.静电感应现象：把导体放入电场，导体内部的自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象。
2.静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部各点的合电场强度等于0，导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。
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。
二、导体上电荷的分布1.处于静电平衡状态的导体，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。
三、尖端放电和静电屏蔽1.处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零。
(√)2.静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零。
(×)3.处于静电平衡状态下的导体内部的自由电荷静止不动。
(×)4.避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。
(×)5.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。
(×)对静电平衡的理解[要点归纳]1.静电平衡的实质：金属导体放到场强为E0的电场中，金属中的自由电荷在静电力作用下定向移动导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小。
当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，合场强为零时，自由电荷的定向移动停止。
2.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场强处处为零，是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合场强为零，E′＝－E。
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该现象表明金属网罩也能起到静电屏蔽作用. 类似事例:通讯电缆外包金属层,电学仪器外套金属罩.
思考:电力工作人员有时需要带电作业，怎样才能保
证他们的生命安全？
全身穿戴金属丝网制成的衣，帽，鞋，手套等。
对静电屏蔽的理解
1．现象：一个金属导体壳(网罩)能把壳外电场遮 住，使壳内部不受外电场影响，这种现象叫静电屏蔽.
因为：E1
E2
k (
Q r )2
尖端放电的原理有何应用？
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施
四、静电屏蔽
思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗?
不会 因为导体壳 内部合场强为零.
+
------
+++ + +
+
静电屏蔽:静电平衡时,空心导体壳可保护其 内部区域不受外电场影响 的现象.
思考:用金属网罩将验电器罩住,会怎样呢?
+
思考:用金属网罩将验电器罩住,会怎样呢?
例2：如图所示，把原来不带电的金属球壳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，但不于B发生接触，达到静电平衡 后，则：
A、B的空腔内电场强度为零 B、B不带电 C、B的内外表面电势相等
B A
D、B带负电
B的外部电场强度为零吗？
课堂练习
1、带电量分别为+Q和-Q的两个点电荷相距为r， 在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如 图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在 两点电荷连线中点O处产生的场强大小为多大？ 方向怎样？
2
张开,表明金属筒
内壁没有电荷分布.
静电平衡时导体上电荷的分布的特点：
（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在 导体的外表面
（2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷 密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷 的位置几乎没有电荷
对孤立带电导体的理解：
一个孤立的带电体，可视为导体处 在自身所带电荷的电场中，处于静电 平衡状态，具有静电平衡的所有特点.
2．原理：静电屏蔽的原理是静电感应与静电平衡.
3．两种情况 (1)金属壳内部不受外部影响
如图甲所示，使带电的金属球靠近验电器，由于静电感应， 验电器的箔片张开，这表示验电器受到了外电场的影响.
如果事先用金属网罩把验电器罩住，如图乙所示，验电器
的箔片就不张开，即使把验电器和金属网罩连接起来，箔片也不
张开.这表明金属网罩能把外电场挡住，使罩内不受外电场的影
A
D
E0
B
C
2.静电平衡状态
-
-
--
-
E0
-
-
1、导体中自由电荷 在电场力作用下将发 生定向移动.
-
E'
-
-
E'
-Байду номын сангаас
E'
-
2、 导体两端出现感应 电荷,感应电荷在导体中 中产生反方向的附加场.
-
-
-
- E'
E0
-
-
3、感应电荷的电场增到 与外电场相等时，导体内 合场强为零。自由电荷的 定向移动停止 .
7 高中物理选修3-1 第一章 静电场 静电现象的应用
学习目标
1.知道静电平衡现象，理解处于静电平衡状态 的导体的特点.
2．通过实验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，关注生活、 生产中的静电现象
一、静电平衡状态下导体的电场
1、静电感应
把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力 作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。
+ +++ ++++ -- - - -- --
4、静电平衡的实质
导体发生了静电感应现象，感应电荷在导体 内部产生一个附加电场E′，跟外加电场E0反向， 使自由电荷同时又受到F′＝E′q的电场力，随着导 体两端的感应电荷不断积累，E′逐渐增大，当E′ ＝E0时，导体内合场强为零，自由电荷所受合力 为零，这时导体中无自由电荷定向移动，即导体 达到了静电平衡状态.
例1：如图所示接地金属球A的半径为R，球外点电 荷的电量为Q，到球心的距离为r，该点电荷的电场 在球心的场强等于多少？
解:点电荷Q产生的场强与
感应点荷无关，所以E0
k
Q r2
A
,
R
E oE
r
Q
方向沿QO指向O
注意：E0、E ′和E合的区别,E0 由外电场决定，E ′ =E0，E合=0
E是点电荷Q产生的电 场（即外电场），E′是
放电方式
两种放电方式: 1、火花放电 2、接地放电
三、尖端放电
尖端放电的原理是什么？
导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的 电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中 的正负电荷分离，这种现象叫空气的电离。
中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带 正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷 异号粒子，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。这个 现象叫尖端放电。
-
-
-
- E=0 -
E0
-
-
4、静电平衡状态： 导体中无电荷定向 移动的状态,就叫静 电平衡状态.
静电平衡状态
发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E
和原电场E0在导体内叠加为零，即E ′=E0时，自由电子 停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。
－
＋
－
＋
－ －
E′
＋ ＋
E0
－
＋
－
＋
响.
1
1
1
1
1
(2)接地的封闭导体壳，内部电场对外部 没影响
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.
因为当把球壳接地后，壳 外表面感应的正电荷在静电力作 用下流入大地(实际是大地的电 子在静电力作用下通过接地的导 线流到壳面上与壳外表面的正电 荷中和)，使球壳外表面没有电 荷，壳外空间就没有电场了.这 样就出现了图乙所示的情况.
－
＋
－
＋
－E合=0 ＋
E0
－
＋
－
＋
－
＋
3、处于静电平衡状态导体的特点：
（1）导体内部的场强处处为零——静电平衡条件 （2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面
W UABq (A B)q 0 所以：A B
（3）导体处于静电平衡状态时，其表面任一点场强
方向跟该点表面垂直。 E
感应电荷产生的电场
（附加场），E合是两 个电场叠加后的合电场
二、导体上电荷的分布 法拉第圆筒实验:
21
用两个带有绝缘手柄的金 属小球分别接触带有电荷 的金属圆筒的内壁和外壁.
1
法拉第圆筒实验:
2
和外壁接触的小球使验电 器箔片张开,表明金属筒外 壁有电荷分布.
1
法拉第圆筒实验:
和内壁接触的小球
不能使验电器箔片