人教物理选修31课件1.7静电现象的应用
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人教版高中物理选修3-1PPT课件 1.7静电现象的应用
②电势的特点
带电导体的等势面
处于静电平衡状态的导体，整个导体是等势体，它的表面是个等势面
静电平衡状态下导体的电场
地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡 状态，所以它是一个等势体。 这是我们常常把大地选做零电势体的一个原因。
处于静电平衡状态的导体，其上的电荷如何分布？
导体上的电荷和电势分布
掌握静电平衡时导体的电荷分布 掌握静电平衡时导体上的电势分布
当导体的尖端聚集大量的电荷时，会发生什么现象呢?
尖端放电
理解并掌握尖端放电的产生原理 知道尖端放大
尖端周围电场强
空气电离
空气中残留带电粒子剧烈运动
正负电荷奔向异种电荷
尖端失去电荷
尖端放电
尖端放电
尖端放电的应用——避雷针
带电雷雨云 接近
避雷针 静电感应
金属棒出现与云层相反电荷 尖端放电
根据电势差与电场强度的关系可知，若电场强度处处为0，则任意两点间 的电势差为0，也就是导体上各点的电势都相等。
所以，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。
静电平衡状态下导体的电场
静电平衡状态下导体的特点
①场强的特点 处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为零 导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直
静电平衡
导体中自由电荷在 电场力作用下将发 生定向移动。
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。
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。
静电平衡
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E在导体内叠加为零，即 E′=E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。
人教版高中物理选修31课件：第一章 静电场 7 静电现象的应用
有c、d两点,则下列说法错误的是
(
A.导体上a、b两端的电势高低关系是φa=φb
B.导体上a、b两端的电势高低关系是φa<φb
C.导体内部c、d两点的场强大小关系是Ec=Ed=0
图1-7-7
D.感应电荷在导体内部c、d两点产生的场强大小关系是Ec'>Ed'≠0
)
自我检测
[答案] B
[解析]枕形导体达到静电平衡后整个导体是个等势体,内部场强处处为零,选项A、
态,感应电荷在圆盘中A点激发的
应电荷在圆盘中A点所激发的附加场强E'的方
附加场强E'应与-Q在A点产生的
向的是图1-7-6中的
场强等大反向,选项A正确.
图1-7-6
(
)
自我检测
4. (静电现象)如图1-7-7所示,将一不带电的绝缘枕形导体P放在正电荷Q形成的
电场中,导体P的a、b两端分别带上了等量的负电荷与正电荷,另外,导体内部还
接地的大金属板,A为金属板内一点,B为金属板左侧
外表面上一点,下列对金属板上的感应电荷分别在A
点和B点产生的场强方向的判断正确的 (
)
A.感应电荷在A点的场强沿E1方向
B.感应电荷在A点的场强沿E2方向
C.感应电荷在B点的场强可能沿E3方向
D.感应电荷在B点的场强可能沿E4方向
图1-7-2
学习互动
[答案] BC
[解析]金属板内的电场强度处处为0,则感应电荷的电场与点电荷的电场等大反
向,即感应电荷在A点的场强沿E2方向,选项B正确;金属板表面的电场强度垂直于
金属板表面向外,即感应电荷的电场与点电荷的电场的合场强垂直于金属板向左,
则感应电荷在B点的场强可能沿E3方向,选项C正确.
(
A.导体上a、b两端的电势高低关系是φa=φb
B.导体上a、b两端的电势高低关系是φa<φb
C.导体内部c、d两点的场强大小关系是Ec=Ed=0
图1-7-7
D.感应电荷在导体内部c、d两点产生的场强大小关系是Ec'>Ed'≠0
)
自我检测
[答案] B
[解析]枕形导体达到静电平衡后整个导体是个等势体,内部场强处处为零,选项A、
态,感应电荷在圆盘中A点激发的
应电荷在圆盘中A点所激发的附加场强E'的方
附加场强E'应与-Q在A点产生的
向的是图1-7-6中的
场强等大反向,选项A正确.
图1-7-6
(
)
自我检测
4. (静电现象)如图1-7-7所示,将一不带电的绝缘枕形导体P放在正电荷Q形成的
电场中,导体P的a、b两端分别带上了等量的负电荷与正电荷,另外,导体内部还
接地的大金属板,A为金属板内一点,B为金属板左侧
外表面上一点,下列对金属板上的感应电荷分别在A
点和B点产生的场强方向的判断正确的 (
)
A.感应电荷在A点的场强沿E1方向
B.感应电荷在A点的场强沿E2方向
C.感应电荷在B点的场强可能沿E3方向
D.感应电荷在B点的场强可能沿E4方向
图1-7-2
学习互动
[答案] BC
[解析]金属板内的电场强度处处为0,则感应电荷的电场与点电荷的电场等大反
向,即感应电荷在A点的场强沿E2方向,选项B正确;金属板表面的电场强度垂直于
金属板表面向外,即感应电荷的电场与点电荷的电场的合场强垂直于金属板向左,
则感应电荷在B点的场强可能沿E3方向,选项C正确.
1.7静电现象的应用 课件(人教版选修3-1) (1)
靠近金属网罩,验电器的箔片是否张开?此现象说明了
什么?
提示：①金属网罩不带电，罩内小球带正电，将验电 器靠近金属网罩，验电器箔片张开.
②此现象说明网罩内带电体产生的电场能使外界受到
影响.
(2)如图所示，原来金属网罩不带电,罩内小球带正电, 现把金属网罩接地,则验电器的箔片是否张开?此现象
说明了什么?此现象的本质是什么?
负电.因此，空心球C外壁和带电小球B是异种电荷，所
以B受C球的吸引往右偏离竖直方向.而由于空心球C能 屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电场的 作用，它的位置不变.
【典例3】如图所示，在真空中 有两个点电荷A和B，电荷量分别
为-Q和+2Q，它们相距为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点处的场强大小为____，方向 ____.
带电的金属球壳？
【解析】因为静电平衡时，导体所带电荷分布在外表 面，故可以让带电小球和金属导体壳内壁相接触. 答案：见解析
6.（5分）一个空心金属球A带5×10-4 C的正电荷，一 个有绝缘柄的金属小球B带有2×10-4 C的正电荷，将B
球放入A球壳内与内壁接触，静电平衡后，A、B球分别
带的电荷量为：QA=____，QB=____.
电荷中和.（这相当于导体从尖端失去电荷）
2.探究分析下列两个问题. (1)如图所示使带正电的金属球靠近验电器,验电器的
箔片是否张开?此现象说明了什么?
提示：①使带正电的金属球靠近验电器，验电器的箔 片张开. ②此现象说明了验电器受到附近带电体的影响.
(2)现用一个金属网罩把验电器罩住,再让带电金属球 靠近验电器，如图所示,验电器的箔片是否张开?此现 象说明了什么?此现象的本质是什么?
高中物理人教版课件选修3-1 1.7静电现象的应用(数理化网 为您收集整理)
2.静电屏蔽 (1)定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部_没__有__电场，因而 金属的外壳会对其_内__部__起保护作用，使其_内__部__不受_外__部__电__场__ 影响的现象。 (2)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，都是利用静电屏蔽消除外电场的影响。
2.静电感应因果关系3.静电平衡 (1)定义：导体中(包括表面上)没有电荷_定__向__移__动__的状态。 (2)特点: ①导体内部场强处处为_零__。 ②导体是个_等__势__体__，表面是个_等__势__面__。 ③导体表面上任一点的电场线方向跟该点的表面_垂__直__。 ④导体内部_没__有__电荷，电荷分布在导体的_外__表__面__。且在导体 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__。
(2)处于静电平衡状态的导体，其电势情况是怎样的？ 提示：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，表面电 场强度垂直于导体表面。因此，当在导体内部移动电荷时，就 不受库仑力作用，没有库仑力做功，根据W=qU得U=0，即导体 内任意两点间的电势差为零，即等电势。所以电场中的导体是 一等势体，导体的表面是一等势面。
【探究归纳】 1.静电平衡下导体的电场 导体内部的场强处处为零，表面处场强不为零，场强方向与表 面垂直。 2.静电平衡状态下导体的电势 导体是一等势体，导体的表面是一等势面。
③等量异种电荷在导体内部形成与场强E0反向的场强E′,在导 体内任一点的场强可表示为:E内=E0+E′,因附加电场E′总与外 电场E0方向相反,叠加的结果削弱了导体内部的电场,随着导体 两侧感应电荷继续增加,附加电场E′增强,合场强E内将逐渐减 小,当E内=0时,自由电子的定向移动也就停止了，这时就达到了 静电平衡状态。
人教版高中物理选修3-1 第一章第7节静电现象的应用 (共28张PPT)(优质版)
你两句了。 你 知 道 吗 ？今 天凌晨 ５点的 时候， 爸爸给 我打电 话，问 我昨天 上网了 没有？ 见 你 了 没 有 ？为了 你,在工 地上劳 累一天 的父亲 ,晚上还 担心你 夜无眠 啊!？ 我 也是
想 了 很 长 时 间才决 定给你 说这些 的。 我 知 道 ， 你的 生活不 是很好 ，在学 校里感 觉有点 儿不平 衡，别 人的父 母对他 们 是 百 般 呵 护，而 自己的 父母却 远远没 有做到 这些。 可这并 不是父 母的错 啊!我知 道 ,在 你 的 衣 、食、 住、行 、用方 面都不 是很好 ，甚至 是非常 的糟糕 。在这 个贫困 的 家 庭 中 ， 你可能 觉得生 活对你 特别的 不公， 缺少母 爱的童 年和种 种不幸 ，告诉 你 ， 你 所 经 历的， 你所面 对的， 我也曾 经历过 、也正 在面对 。我和 你一样 ，请你
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
应用：避雷针
②两种屏蔽
屏蔽外部电场使其不影响内部 • 屏蔽内部电场使其不影响外部
（空腔导体接地）
静电屏蔽的事例
思考:用金属网罩将验电,会怎样呢?
+
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.
静电屏蔽的应用
静电屏蔽的应用
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。
练习
当导体达到静电平衡状态时，其场强的特
征是：( C )
A.外电场E0消失。 B.感应电荷产生的电场E'为零。 C.导体内部合场强E内 = E0 + E'=0。 D.导体表面和内部场强均为零。
想 了 很 长 时 间才决 定给你 说这些 的。 我 知 道 ， 你的 生活不 是很好 ，在学 校里感 觉有点 儿不平 衡，别 人的父 母对他 们 是 百 般 呵 护，而 自己的 父母却 远远没 有做到 这些。 可这并 不是父 母的错 啊!我知 道 ,在 你 的 衣 、食、 住、行 、用方 面都不 是很好 ，甚至 是非常 的糟糕 。在这 个贫困 的 家 庭 中 ， 你可能 觉得生 活对你 特别的 不公， 缺少母 爱的童 年和种 种不幸 ，告诉 你 ， 你 所 经 历的， 你所面 对的， 我也曾 经历过 、也正 在面对 。我和 你一样 ，请你
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
应用：避雷针
②两种屏蔽
屏蔽外部电场使其不影响内部 • 屏蔽内部电场使其不影响外部
（空腔导体接地）
静电屏蔽的事例
思考:用金属网罩将验电,会怎样呢?
+
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.
静电屏蔽的应用
静电屏蔽的应用
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。
练习
当导体达到静电平衡状态时，其场强的特
征是：( C )
A.外电场E0消失。 B.感应电荷产生的电场E'为零。 C.导体内部合场强E内 = E0 + E'=0。 D.导体表面和内部场强均为零。
1.7 静电现象的应用—人教版高中物理选修3-1课件(共19张PPT)
导体内部场强处处为零 导体是等势体,表面为等势面 导体外部表面附近场强方向与该点
的表面垂直
【提出问题】
不管导体以前是否带有电荷，当导体 处在静电平衡时，它都有什么特征？ 1.处于静电平衡状态的导体，内部无 电荷，电荷只分布在外部. 2.处于静电平衡状态的导体，表面电 荷的分布规律为越尖锐的位置，电荷 的密度越大，凹陷的位置几乎没有电 荷.
静电现象的应用：
一、静电平衡状态下导体的电场 静电平衡的特点 （1）导体内部电场强度处处为零． （2）导体是个等势体，表面是等势面． （3）导体表面上任何一点的电场线方向跟该点的表面垂直． （4）导体内部无净电荷，净电荷分布在导体表面．越尖的地方 电荷越密． 二、导体上的电荷分布：内部无电荷，电荷分布在外表面，越 尖锐处电荷密度越大 三、尖端放电：空气电离、避雷针 四、静电屏蔽
静电现象的应用
学习目标： 知识与技能
（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，净电荷只分布在导 体表面且内部电场强度处处为零． （3）知道静电屏蔽及其应用．
【问题引入】 1.什么是静电感应现象？
静电感应是在外电场的作用下导体中电荷在导体中重 新分布的现象.
2.静电感应现象的实质是什么？
小结：
1、静电平衡状态： 导体内没有自由电荷的定向移动的状态。
2、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电平衡状态下导体的特点：
①处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
②处于静电平衡状态的导体，内部无电场线分布，外部 的电场线与导体表面垂直。 ③处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面 个等势面。
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 静电平衡导体的特性
的表面垂直
【提出问题】
不管导体以前是否带有电荷，当导体 处在静电平衡时，它都有什么特征？ 1.处于静电平衡状态的导体，内部无 电荷，电荷只分布在外部. 2.处于静电平衡状态的导体，表面电 荷的分布规律为越尖锐的位置，电荷 的密度越大，凹陷的位置几乎没有电 荷.
静电现象的应用：
一、静电平衡状态下导体的电场 静电平衡的特点 （1）导体内部电场强度处处为零． （2）导体是个等势体，表面是等势面． （3）导体表面上任何一点的电场线方向跟该点的表面垂直． （4）导体内部无净电荷，净电荷分布在导体表面．越尖的地方 电荷越密． 二、导体上的电荷分布：内部无电荷，电荷分布在外表面，越 尖锐处电荷密度越大 三、尖端放电：空气电离、避雷针 四、静电屏蔽
静电现象的应用
学习目标： 知识与技能
（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，净电荷只分布在导 体表面且内部电场强度处处为零． （3）知道静电屏蔽及其应用．
【问题引入】 1.什么是静电感应现象？
静电感应是在外电场的作用下导体中电荷在导体中重 新分布的现象.
2.静电感应现象的实质是什么？
小结：
1、静电平衡状态： 导体内没有自由电荷的定向移动的状态。
2、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电平衡状态下导体的特点：
①处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
②处于静电平衡状态的导体，内部无电场线分布，外部 的电场线与导体表面垂直。 ③处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面 个等势面。
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 静电平衡导体的特性
高中物理人教版课件选修3-1 1.7静电现象的应用
课时目标·导航
课前感知·预习
课堂导学·探究
分层达标·训练
静电平衡状态下的导体
1.探究静电平衡状态下导体的电场 (1)如图，将一不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电 场中，讨论：导体内部自由电子怎样移动?电子的聚集最终会 出现怎样的结果?
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课前感知·预习
课堂导学·探究
分层达标·训练
课时目标·导航
课前感知·预习
课堂导学·探究
分层达标·训练
(2)试讨论：当外电场、导体在电场中的位置或导体的形状发
生变化时,还会继续发生静电感应现象吗?如果继续发生静电感 应现象,最终结果是什么?
提示:当外电场、导体在电场中的位置或导体的形状发生变化
时,还会继续发生静电感应现象,再次达到平衡。所以静电平衡 是一个动态的平衡。
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课前感知·预习
课堂导学·探究
分层达标·训练
提示：(1)处于静电平衡的导体内部场强处处为零是因为感应
电荷的场强和外电场合场强为零，而不是导体内部无电场，故 (1)错误。
(2)当达到静电平衡时，金属球内部场强处处为零，与金属球
带电量无关，故(2)正确。 (3)避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施，通过避雷针 尖端放电后，建筑物不至于积累过多的电荷而遭雷击，故(3) 正确。
课时目标·导航
课前感知·预习
课堂导学(1)定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部_____ 内部 起保护作用，使其_____ 内部 不受_________ 外部电场 金属的外壳会对其_____
影响的现象。 金属壳，野外高压线上方还有 (2)应用：电学仪器外面有_______
静电平衡状态。
课时目标·导航
高中物理 1.7 静电现象的应用配套课件 新人教版选修31
就认为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处于静电平衡状态的导体,内部电场强度处处为零。 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表面处的电场强度不为零,表面处的电场强度方向跟导体表面
垂直。
第三页，共24页。
2.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 表面。 (2)在导体外表面,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。
3 .接 地 金 属 壳 的壳内 电荷分 布不影 响壳外 的电场 。但这 并不 是说 壳 内 电 荷 不 在壳外 空间产 生电场 ,而是 壳内电 荷与壳 内表面 的感应电荷 在 壳 外 空 间 的合电 场强度 处处为 零。
第十八页，共24页。
当堂检测
1.每到夏季,我省各地纷纷进入雨季,雷雨等强对流天气频繁发生。当我 们遇到雷雨天气时,一定要注意避防雷电。下列说法正确的是( ) ①不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器及水龙头 ②不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙,远离带电设备 ③固定电话和手提电话均可正常使用 ④在旷野,应远离树木和电线杆
第十六页，共24页。
迁移与应用 2
如图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 M 放入空腔中, 当静电平衡时,图中 A、B、C 三点的电场强度 大小 E 和电势 φ 的关系是( )
A.EA>EB>EC,φA>φB>φC B.EA=EB>EC,φA=φB>φC C.EA=EB=EC,φA=φB>φC D.EA>EC>EB,φA>φB>φC 答案:D 解析:画出空腔导体内外的电场线分布(图略),可以看出 EB=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 EA>EC>EB。处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零,导体是一个等 势体,但其电势并不一定为零。
等势面。 ③表面处的电场强度不为零,表面处的电场强度方向跟导体表面
垂直。
第三页，共24页。
2.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 表面。 (2)在导体外表面,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。
3 .接 地 金 属 壳 的壳内 电荷分 布不影 响壳外 的电场 。但这 并不 是说 壳 内 电 荷 不 在壳外 空间产 生电场 ,而是 壳内电 荷与壳 内表面 的感应电荷 在 壳 外 空 间 的合电 场强度 处处为 零。
第十八页，共24页。
当堂检测
1.每到夏季,我省各地纷纷进入雨季,雷雨等强对流天气频繁发生。当我 们遇到雷雨天气时,一定要注意避防雷电。下列说法正确的是( ) ①不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器及水龙头 ②不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙,远离带电设备 ③固定电话和手提电话均可正常使用 ④在旷野,应远离树木和电线杆
第十六页，共24页。
迁移与应用 2
如图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 M 放入空腔中, 当静电平衡时,图中 A、B、C 三点的电场强度 大小 E 和电势 φ 的关系是( )
A.EA>EB>EC,φA>φB>φC B.EA=EB>EC,φA=φB>φC C.EA=EB=EC,φA=φB>φC D.EA>EC>EB,φA>φB>φC 答案:D 解析:画出空腔导体内外的电场线分布(图略),可以看出 EB=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 EA>EC>EB。处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零,导体是一个等 势体,但其电势并不一定为零。
高二物理选修3-1《1.7 静电现象的应用》课件(PPT共17张)
7．静电现象的应用
焦旗风
一、静电平衡状态下导体的电场
1．静电平衡状态
（1）静电平衡
当导体中的电荷不再发生电荷的定向移动，导 体达到一种平衡状态， ，从而场强分布不随时间 变化时，导体就达到了静电平衡。
（2）静电平衡状态
导体中(包括表面)没有电荷的定向移动静电屏蔽 了解了静电屏蔽现象及其应用。
• 长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q的 点电荷放在与棒的左端距离为R的地方，如图所示。 达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点O处 产生的场强有多大？方向如何？
+q
O R L
答：
则
达到静电平衡后导体内部处处场强为零 q E感＝E源＝k (R+L/2)2
3．尖端放电的应用
避雷针
四、静电屏蔽
1
2
四、静电屏蔽
1．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。 （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，这种现 象叫做静电屏蔽。
2．静电屏蔽的应用
［总结］
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（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎 没有电荷。
均匀球形导体
三、尖端放电
尖端放电原理： 1 ．空气的电离
在强电场作用下，物体曲率大的地方 强电场使空气分子中正负电荷分离的现 (如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处 )附 象叫做空气的电离。 近，等势面密，电场强度剧增，致使这里 2．尖端放电 空气被电离而产生气体放电现象，称为电 晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种， 在强电场作用下，物体尖端部分发生的一 专指尖端附近空气电离而产生气体放电的 种放电现象称为尖端放电。 现象
焦旗风
一、静电平衡状态下导体的电场
1．静电平衡状态
（1）静电平衡
当导体中的电荷不再发生电荷的定向移动，导 体达到一种平衡状态， ，从而场强分布不随时间 变化时，导体就达到了静电平衡。
（2）静电平衡状态
导体中(包括表面)没有电荷的定向移动静电屏蔽 了解了静电屏蔽现象及其应用。
• 长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q的 点电荷放在与棒的左端距离为R的地方，如图所示。 达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点O处 产生的场强有多大？方向如何？
+q
O R L
答：
则
达到静电平衡后导体内部处处场强为零 q E感＝E源＝k (R+L/2)2
3．尖端放电的应用
避雷针
四、静电屏蔽
1
2
四、静电屏蔽
1．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。 （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，这种现 象叫做静电屏蔽。
2．静电屏蔽的应用
［总结］
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（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎 没有电荷。
均匀球形导体
三、尖端放电
尖端放电原理： 1 ．空气的电离
在强电场作用下，物体曲率大的地方 强电场使空气分子中正负电荷分离的现 (如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处 )附 象叫做空气的电离。 近，等势面密，电场强度剧增，致使这里 2．尖端放电 空气被电离而产生气体放电现象，称为电 晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种， 在强电场作用下，物体尖端部分发生的一 专指尖端附近空气电离而产生气体放电的 种放电现象称为尖端放电。 现象
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。
人教版高中物理选修3-1第1章第7节 静电现象的应用 (共19张PPT)
二、静电平衡状态下导体上电荷分布的特点
1.导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面。 2.在导体的外表面，越尖锐的位置电荷的面密度（单位面积的电荷量）越 大，凹陷的位置几乎没有电荷。
三、静电现象的应用
尖端放电的应用 静电屏蔽的应用
场 EE 0E0, 导静体内电的平自衡由电状子态不发生再定向移动。
E 0
静电现象的应用
处于静电平衡的导体有什么特征？
1：处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为零。
2：处于静电平衡状态的导体，整个导体是个等势体， 它的表面是个等势面。
3：处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一 点的场强方向必定与这点的表面垂直。
E
如果 EE0 , 导体内部的电场 EE 0E0, 自由电 子就会继续定向移动，导体两面的断增强, 直到导体内部的电 场 EE 0E0, 导体内的自由电子不再定向移动。
EE0 E
感这应时电我荷们产说生的，电导场体达就到会了不断增强, 直到导体内部的电
静电现象的应用
处于静电平衡的导体上的电荷分布特点
1. 导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面。 演示实验：法拉第圆筒实验（注意观察实验现象）
2.在导体的外表面，越尖锐的位置电荷的面密度（单位面积 的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
演示实验：导体外表面电荷的分布（注意观察实验现象）
静电现象的应用
在导体的两个侧面上将出现等量的正、负电荷（感应电 荷）。这就是电磁感应现象。
导体两个面上的感应电荷在导体内部产生的电场 E与原 电场 E0方向相反，这两个电场叠加，使导体内部的电场减弱。
E
如果 EE0 , 导体内部的电场 EE 0E0, 自由电 子就会继续定向移动，导体两面的正、负电荷就会继续增加
1.导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面。 2.在导体的外表面，越尖锐的位置电荷的面密度（单位面积的电荷量）越 大，凹陷的位置几乎没有电荷。
三、静电现象的应用
尖端放电的应用 静电屏蔽的应用
场 EE 0E0, 导静体内电的平自衡由电状子态不发生再定向移动。
E 0
静电现象的应用
处于静电平衡的导体有什么特征？
1：处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为零。
2：处于静电平衡状态的导体，整个导体是个等势体， 它的表面是个等势面。
3：处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一 点的场强方向必定与这点的表面垂直。
E
如果 EE0 , 导体内部的电场 EE 0E0, 自由电 子就会继续定向移动，导体两面的断增强, 直到导体内部的电 场 EE 0E0, 导体内的自由电子不再定向移动。
EE0 E
感这应时电我荷们产说生的，电导场体达就到会了不断增强, 直到导体内部的电
静电现象的应用
处于静电平衡的导体上的电荷分布特点
1. 导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面。 演示实验：法拉第圆筒实验（注意观察实验现象）
2.在导体的外表面，越尖锐的位置电荷的面密度（单位面积 的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
演示实验：导体外表面电荷的分布（注意观察实验现象）
静电现象的应用
在导体的两个侧面上将出现等量的正、负电荷（感应电 荷）。这就是电磁感应现象。
导体两个面上的感应电荷在导体内部产生的电场 E与原 电场 E0方向相反，这两个电场叠加，使导体内部的电场减弱。
E
如果 EE0 , 导体内部的电场 EE 0E0, 自由电 子就会继续定向移动，导体两面的正、负电荷就会继续增加
第一章第7节 静电现象的应用 课件-高二物理人教版选修3-1
E合 E E
- E+ E
思考 （1）金属导体的微观结构如何？
将金属导体放入电场中 （2）自由电子怎样移动？ （3）自由电子会在什么地方积聚？ （4）电子的积聚会出现怎样的结果？ （5）最终会出现怎样的现象？
- E合=0 + E
一、静电平衡的特点
1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场 强处处为零。
AC
B 导体内部场强越来越大来自C 导体上的感应电荷在M点产生的场强恒大于在N点
产生的场强
D 感应电荷在M、N两点产生的场强相等
B
A
N
M
解析 导体棒在点电荷＋q 的电场发生静电感应，左端
出现负电荷，右端出现正电荷，达到静电平衡．导体棒内任
一点的场强为零，设外加电场＋q 在该点形成的电场 E0、感
应电场在该点形成的电场 E′，有 E0＝E′.
又
E0＝k
R＋q 2l 2，E′与
E0 等大反向，即
E′的方向水
平向左．
答案
kq R＋2l 2
新人教版物理选修3-1
1.7 静电现象的应用
思考： （1）金属导体的微观结构如何？
将金属导体放入电场中 （2）自由电子怎样移动？ （3）自由电子会在什么地方积聚？
--
-
-
-
E
思考 （1）金属导体的微观结构如何？
将金属导体放入电场中 （2）自由电子怎样移动？ （3）自由电子会在什么地方积聚？ （4）电子的积聚会出现怎样的结果？
静电屏蔽的两种情况： (1)利用金属壳或金属网封闭一定区域，使该区域不受外 界电场影响．如图①，球壳内场强为零， E＝0.
E0
0
(2)接地导体空腔外部不受内部电场影响，如图 ②所示E ＝0.当空腔接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球， 外部电场已消失，对外起到屏蔽作用．
- E+ E
思考 （1）金属导体的微观结构如何？
将金属导体放入电场中 （2）自由电子怎样移动？ （3）自由电子会在什么地方积聚？ （4）电子的积聚会出现怎样的结果？ （5）最终会出现怎样的现象？
- E合=0 + E
一、静电平衡的特点
1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场 强处处为零。
AC
B 导体内部场强越来越大来自C 导体上的感应电荷在M点产生的场强恒大于在N点
产生的场强
D 感应电荷在M、N两点产生的场强相等
B
A
N
M
解析 导体棒在点电荷＋q 的电场发生静电感应，左端
出现负电荷，右端出现正电荷，达到静电平衡．导体棒内任
一点的场强为零，设外加电场＋q 在该点形成的电场 E0、感
应电场在该点形成的电场 E′，有 E0＝E′.
又
E0＝k
R＋q 2l 2，E′与
E0 等大反向，即
E′的方向水
平向左．
答案
kq R＋2l 2
新人教版物理选修3-1
1.7 静电现象的应用
思考： （1）金属导体的微观结构如何？
将金属导体放入电场中 （2）自由电子怎样移动？ （3）自由电子会在什么地方积聚？
--
-
-
-
E
思考 （1）金属导体的微观结构如何？
将金属导体放入电场中 （2）自由电子怎样移动？ （3）自由电子会在什么地方积聚？ （4）电子的积聚会出现怎样的结果？
静电屏蔽的两种情况： (1)利用金属壳或金属网封闭一定区域，使该区域不受外 界电场影响．如图①，球壳内场强为零， E＝0.
E0
0
(2)接地导体空腔外部不受内部电场影响，如图 ②所示E ＝0.当空腔接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球， 外部电场已消失，对外起到屏蔽作用．
人教版选修3—1 物理：1.7 静电现象的应用 课件(共34张PPT)
空腔导体接
地时，在空腔导 体的静电荷形成 的电场。
静电荷处于
空腔导体中形成 的电场。
生活中静电屏蔽的应用：
高压作业的工人工
作服可以保护工人不受 外部高电压的影响。
常用的包装带表
面有一层金属箔膜也 是用来保护产品。*静电屏蔽的应用Fra bibliotek典例分析
一､静电感应､静电平衡状态
例1:如下图所示,带正电小球A靠近不带电的金属导体B,由于 静电感应导体B的左端出现负电荷,右端出现正电荷,下列说 法,正确的是( )
-
-
-
-
E0
- E'
-
-
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。自由电荷不 再发生定向移动 .
- E=0 E0 -
4、静电平衡：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E在导体内的合场强为零，即 E`=E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。
(3)导体表面上任一点的电场线跟该点的表面垂直 (4)静电平衡时,导体内部没有净电荷,净电荷只分布在导体 的外表面,在导体的表面,越尖锐的位置,电荷的密度越大, 凹陷的位置几乎没有电荷 二､尖端放电 1.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运动,把空气中的 气体“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
课堂互动探究
一、静电平衡状态下导体的电场
1、静电感应
把一个不带电的金属 A 导体ABCD放到场强为E0 的匀强电场中，导体内的
电子受到库伦力的作用，
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...
...
• 解析：为了使电视机能接收电磁波信号，但又不接收高频热合机产生 的电磁波，应将高频热合机产生的电磁波信号屏蔽，而接地金属笼子 具有屏蔽内电场的作用，故选项D正确。
...
课堂知识构建
...
...
考点题型设计
• 对静电平衡的理解及应用
•
...
在点电荷－Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状 态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中P点所激 发的附加场强E′的方向在图中正确的是( )
...
第一章
静电场
...
第一章
7 静电现象的应用
...
1 学习目标定位 5 课堂知识构建
2
课堂情景切入
6
考点题型设计
3
知识自主梳理
7
易错案例剖析
4
重点难点突破
8
课 时 作 业
...
学习目标定位
...
Байду номын сангаас
※
※ ※
理解静电平衡状态及特点
知道静电平衡时导体上电荷的分
布特点
了解生活中的静电现象及应用
...
• 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。
...
导体内部场强处处为零 静电平衡状 导体表面场强垂直表面 2. ： 态的特点 导体为等势体，表面为等势面 孤立带电体净电荷只分布在外表面上 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：
• 解析：水平放置的金属板处于点电荷Q的电场中而达到静电平衡状态 ，是一个等势体，其表面电场线处处与表面垂直，所以小球运动时只 在竖直方向上受力的作用，在水平方向上不受力的作用，故带电小球( 表面绝缘，电荷量不变)在导体表面滑动时，电场力不做功，故小球做 匀速直线运动，所以A、C、D选项正确。
...
...
• 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)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，具有静电平衡的所有特点。 • (2)人与大地都是导体，在人摸(触)导体的过程中，带电体、人、大地 组成一个新导体，达到静电平衡状态。
...
• [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。
• 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 • 答案：D
带电粒子 吸引
中和
失去
...
• 3．应用和防止 • (1)应用：__________是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 避雷针 • (2)防止：高压设备中导体的________________会减少电能的损失。
表面尽量光滑
• 静电屏蔽
...
• 1.定义 • 当金属外壳达到静电平衡时，内部________电场，因而金属的外壳会 没有 对其_________起保护作用，使它_________不受 __________影响的现 象。 内部 内部 • 2．应用 外部电场 • 电学仪器外面有__________，野外高压线上方还有__________与大地 相连，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。
...
• 如图所示，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上的鸟安然无恙， 且不带电，其原因是( ) • A．鸟的脚爪与金属架绝缘 • B．鸟与笼电势相同，无电势差 • C．鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面 • D．起电机使笼带电，笼的电势不会很高 • 答案：BC
...
• 解析：由于金属鸟笼的静电屏蔽作用，使得鸟笼内部场强为零，电荷 分布在笼的外表面，C正确；处于静电平衡状态的鸟笼是一个等势体， 其上各点电势都相等，故B正确；鸟的脚爪与金属架不是绝缘的，A错 误；起电机使鸟笼带电，电势可以达到很高，D错误。
...
• (吉林一中2013～2014学年高二上学期检测)一个带有绝缘底座的空心 金属球壳A上均匀带有4×10－8C的正电荷，有绝缘柄的金属小球B上带 有2×10－8C的负电荷，使B球与球壳A内壁接触。如图所示，则A、B 带电荷量分别为( ) • A．QA＝1×10－8C，QB＝1×10－8C • B．QA＝2×10－8C，QB＝0 • C．QA＝0，QB＝2×10－8C • D．QA＝4×10－8C，QB＝－2×10－8C • 答案：B
• 静电现象的应用与防止
•
...
(河南普通高中学生学业水平考试)静电喷涂利用了电 荷之间的相互作用，其喷涂原理如图所示，则下列说法正确的是( )
• A．涂料微粒一定带正电 ... • B．涂料微粒一定带负电 • C．涂料微粒可能带正电，也可能带负电 • D．喷嘴与工件之间的电场为匀强电场 • 解析：根据电荷间的相互作用特点结合题目中现象图分析。 • 静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工 件上，而达到喷涂的目的，喷嘴与工件之间的电场是非匀强电场，选 项D错误；由题图知，待喷涂工件带负电，所以涂料微料应带正电， 选项A正确，B、C错误。 • 答案：A
...
• 如图所示，水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q，一表面 绝缘的带电的小球(可视为质点且不影响Q的电场)，从左端以初速度v0 滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端，在该运动的过程中( ) • A．小球做匀速直线运动 • B．小球做先减速，后加速的运动 • C．小球的电势能保持不变 • D．电场力对小球所做的功为零 • 答案：ACD
...
• 解析：由于A、B带异种电荷，接触以后，要先中和掉一部分电荷，中 和以后可以把A、B看做一个整体，对于这个整体来说，由于静电平衡 它的内壁和B球将无净电荷的分布。所以QA＝2×10－8C，QB＝0。
...
• 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。
...
...
易错案例剖析
• 易错点：对处于静电平衡状态下的导体理解不透导致错误 ... • 案例： • 如图所示，B是带有绝缘支架的空腔带电金属球壳，A是验电器，A、B 相距较远，导线C的一端接验电器的金属球。下列现象正确的是( )
金属壳 两条导线
...
重点难点突破
...
• 一、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。
定向移动
...
• 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________。 • (3)处于静电平衡状态的整个导体是个__________，导体的表面为 垂直 __________。
• 静电屏蔽现象的分析与应用
• 下图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔， 在哪些情况下，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引( )
...
• 解析：小纸屑是绝缘体，当处于电场中时，虽不会像导体一样出现电 ... 荷的定向移动，但内部的极性分子也会在电场力的作用下移动，使异 种电荷一端更靠近施感电荷，因而也会受到施感电荷的吸引力。A中由 于静电屏蔽，P的电场影响不到导体N的内部，即N内部无电场，所以S 不会被吸引，A正确。B中N没有接地，P的电场会影响到N的外部，即S 处有电场，S会被吸引。C中P和S都处于导体N的外部，S处有电场，会 被吸引。D中N被接地，内部电场不影响导体外部，即S处无电场，不 会被吸引，D正确。 • 答案：AD
等势体 等势面
...
• 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 )________，凹陷的位置__________电荷。
越大 几乎没有
• 尖端放电
...
• 1.电离 • 在导体尖端强电场的作用下，使空气分子中的__________分离，这种 正负电荷 现象叫做空气的电离。 • 2．尖端放电 • 由于导体尖端的_________很大，其附近电场_____，使周围中性空气 分子电离，变成带电离子，这些带电粒子在强电场加速下，会使更多 的空气分子电离，产生大量的 __________，与导体尖端的电荷符号相 电荷密度 很强 反的粒子被____到尖端，跟尖端上的电荷_____，这相当于尖端_____ 电荷，这个现象叫尖端放电。