山东省德州市高中物理 1.7静电现象的应用(学生版) 新人教版选修31
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。
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1.7静电现象的应用教案新人教版选修31
第七节静电现象的应用教学设计第七节静电现象的应用一、教材分析1、本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，踊跃参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培育学生学习物理的兴趣，这也是新课改的重要内容。
二、本节教学设计的进程为：第一学生活动：对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点，最后通过两道例题巩固加深理解。
二、教学目标：1、掌握归纳、演绎推理的方式，训练学生的推理能力，切身感受知识的成立进程。
2、通过概念成立、规律的得出培育学生认真严谨的科学态度和探讨创造的心理品质。
3、通过对静电场中导体的自由电荷运动情形的讨论，了解静电平衡的概念，明白处于静电平衡的导体的特征。
三、重点和难点：重点：掌握静电平衡的概念，理解导体处于静电平衡状态的特征是本节的重点难点：应用静电平衡的知识，理解静电平衡的特征，熟悉导体的电荷散布特点是本节的难点。
四、学情分析《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律超级抽象。
学生只有在老师的指导下参与探讨全进程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律，克服思维定势的负移和主观臆断的不良偏向，培育学生认真严谨的科学探讨品质。
五教学方式：教师的引导，学生的讨论、评议；再加动画演示和实验演示加深体会。
六、课前预备1．学生的学习预备：预习初步把握静电感应现象和静电平衡状态下导体场强的特点2．教师的教学预备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探讨学案，课后延伸拓展学案。
七、课时安排：1课时八、教学进程(一)预习检查、总结疑惑检查落实了学生的预习情形并了解了学生的疑惑，使教学具有了针对性。
提问：1．电场的重要性质是什么？2．金属导体的微观结构如何？自由电子会如何移动？（二）情景导入、展示目标。
把金属导体放入电场中，导体上会出现如何的现象？（三）合作探讨、精讲点拨：一、静电感应现象及静电平衡1：现象的解释画图论述：在电场中的导体沿着电场强度方向两头出现等量异种电荷的现象叫做静电感应。
高中物理 第一章 静电场 1.7 静电现象的应用 新人教版选修3-1
(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__。
(4)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 面是一等势面把导体放入电场中，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.静电感应的因果关系：
自由电荷
异种电荷
-E外
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。
3.在点电荷-Q的电场中，一个金属圆盘处于静电平衡 状态，若圆盘与点电荷在同一平面内，则盘上的感应 电荷在盘中A点所激发的附加场强E′的方向是图中的
()
【解析】选A。感应电荷在盘中A点激发的附加场强E′ 应与-Q在A点产生的场强等大反向，故选项A正确。
主题一 静电平衡下的导体 【互动探究】 如图所示，将一不带电的金属导体ABCD放到场强为E0 的匀强电场中。
【探究总结】 1.对静电平衡的理解： (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原电 场的电场强度E0与导体两端感应电荷产生的场强E′的 合场强为零。
1.7 静电现象的应用 课件(人教版选修3-1)
面上．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．
选修3-1
第七节
静电现象的应用
第1章
静电场
3．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，使它
人 教 版 物 理
内部 不受 外部电场 影响的现象．
答案：①处处为零 等势面 ⑤外表面
②垂直表面
③等势体
④
人 教 版 物 理
⑥导体球壳 (或金属网罩 )内达到
静电平衡后，内部不受外部电场的影响，这种现象叫 静电屏蔽． ⑦一些精密的电表或电子设备外面所套
的金属罩、通讯电缆外面包的一层铝皮，都是用来防 止外界电磁场的干扰．
选修3-1
第七节
静电现象的应用
第1章
第七节
静电现象的应用
第1章
静电场
人 教 版 物 理
选修3-1
第七节
静电现象的应用
第1章
静电场
在带电的鸟笼里，鸟儿为什么仍能安全无恙？ 运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖 在地面，这又是为什么呢？
人 教 版 物 理
选修3-1
第七节
静电现象的应用
第1章
静电场
人 教 版 物 理
选修3-1
第七节
静电现象的应用
第1章
静电场
知识点 1
静电平衡状态下导体的电场
人 教 版 物 理
1.静电感应：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 (1)定义： 导体中 (包括表面上)没有电荷定向移动 的 状态．
选修3-1
第七节
1.7静电现象的应用 新课标新人教版高中物理选修3-1(共35张 pdf)
设 计
点 探
外我们遭遇雷电，下列防雷措施可行的是
( )
究
课
后
强
走
化
出
作
误
业
区
第物一理章（人教版 ·静选修电3-场1）
探 究
①在大树下避雷雨
目
标
②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨
情
③不要快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔
景
切 入
④在空旷地带，最好关掉手机电源
自
A．①③ B．②③
主
研 习
的感应电 荷的电场 和外加电场 矢量和为零，好像是金属壳
题
型
要 将外电场 “挡 ”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两
设 计
点
探 究
种电场 并存，矢量和为零而已．
课
后
强
走
化
出
作
误
业
区
第物一理章（人教版 ·静选修电3-场1）
探 究
特别提醒：
目
标
将金属壳的外表面接地时，金属壳与大地构成一个长导
情 体，当壳内存在电场时，壳内表面为近端，而地球的另一端
景 切
入 为远端，这样可以使壳内的电场不影响壳外，对外起屏蔽作
自 用．
主
研
习
题
型
设
要
计
点
探
究
课
后
强
走
化
出
作
误
业
区
第物一理章（人教版 ·静选修电3-场1）
探 究 目 标
情
景
切
入
举例说明静电屏蔽在日常生活中的应用．
自
答案：一些精密的电表或电子设备 外面所套的金属罩、
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
人教版高中物理选修3-1 1.7静电现象的应用课件(共29张PPT)
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2、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。
E
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思考：电荷在导体外表面的分布情况？
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例1：如图所示，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( D )
A、用手摸一下 B 的左端，B 将带正电 B、用手摸一下 B 的右端，B 将带正电 C、用手摸一下 B 的中部，B 将不带电 D、用手摸一下 B 的任何部分，B 都将带负电
[山东新人教版]高二物理精品学案1.7静电现象的应用(选修3-1)
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第7节 静电现象的应用1．静电平衡状态(1)概念：导体内的自由电子不发生定向移动时，导体就达到了静电平衡状态．(2)静电平衡状态导体的特征 ①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零． ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体． ④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上．2．尖端放电(1)达到静电平衡时，导体表面越尖的地方，电荷分布的密集度越大．(2)尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，使周围中性空气分子电离成正负离子，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引到尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这种现象叫做尖端放电．(3)应用与防止 应用举例：避雷针；防止举例：高压输电设备的表面尽量做得光滑，避免放电．3．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是( )A ．导体内部既无正电荷，又无负电荷B ．导体内部和外表面处的电场均为零C ．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零D ．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果答案 D解析 导体处于静电平衡状态时，其内部无净电荷，即其正、负电荷总量相等，电荷量为零.其表面处有净电荷，以至于该处电场不为零．4．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强( )A ．一定增加B ．一定减弱C ．可能增加也可能减弱D. 不变答案 D【概念规律练】知识点一 感应电荷产生的场强的计算1. 如图所示，长为l 的导体棒水平放置，原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距离棒左端R 处，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的场强等于多少？方向如何？答案 kq/(R ＋l 2)2 方向水平向左 解析 导体棒在点电荷＋q 的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任一点都有两个电场，即外电场——＋q 在该点形成的电场E ，感应电场——棒上感应电荷在该点形成的电场E′，达到静电平衡时E ＝E′.题中所求的即为E′，于是我们转化为求E.棒的中点距离＋q 为r ＝R ＋l/2，于是E′＝E ＝kq ＋l 22，E 和E′方向相反，水平向左．2. 如图所示，点电荷A和B带电荷量分别为3.0×10－8C和－2.4×10－8C，彼此相距6 cm.若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm 的金属球壳，求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度．答案 5.4×105 N/C 方向由O指向A解析＋q1在O点的场强大小为E1＝k q1d22＝3×105N/C，方向由O指向B；－q2在O点的场强大小为E2＝k q2d22＝2.4×105N/C，方向由O指向B；设感应电荷在O点的场强为E3，由静电平衡条件知E3＝E1＋E2＝5.4×105 N/C，方向由O指向A.点评处于静电平衡状态的导体，其内部场强为零，即外加电场与感应电荷的电场场强大小相等，方向相反，因此只需求出外加电场的场强，便可求得感应电荷产生的场强．知识点二静电平衡状态电势特点与电荷分布规律3. 如图所示，水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带正电小球(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，在该运动过程中( )A．小球做匀速直线运动B．小球先做减速运动，后做加速运动C．小球的电势能保持不变D．静电力对小球所做的功为零答案ACD解析由于金属板处于点电荷Q形成的电场中，达到静电平衡后，金属板的上表面是一个等势面，表面上电场线是垂直向下的，所以小球受到重力、支持力、向下的电场力，合力为零，故小球做匀速直线运动．电场力对小球不做功．选A、C、D.点评静电平衡状态下的导体是一个等势体，其外表面是一个等势面，因而在其表面上电场线与表面垂直．4．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.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是( )A．用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触D．使验电器A靠近B答案BCD解析在A选项中先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，所以再接触A 时验电器箔片不张开；而B项中可以使C球带电，从而使A球带电；C项中用绝缘导线实际上将验电器和B连成了一个导体，A球因接触而带电；D项中是感应起电．所以B、C、D项正确．点评处于静电平衡状态的导体，其电荷只能分布在导体的外表面上．因为导体内部的场强处处为零，导体内部就不可能有未被抵消的电荷．假如内部某处有静电荷，在它附近的场强就不可能为零．知识点三静电屏蔽5．下列实验中，验电器的金属箔会张开的图是( )答案 B解析A中不会张开，金属网可以屏蔽外电场．B中会张开，因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响．C中不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响，网外的带电体对网内也无影响．6. 如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则( )A．球壳内壁带负电B．球壳外壁带正电C．球壳外壁不带电D．若将接地线去掉再移出正电荷，壳外壁带负电答案ACD解析球壳内正电荷产生电场，使球壳处于静电平衡状态，在球壳的内表面出现等量异种电荷，球壳的外表面出现等量同种电荷，当球壳接地时，不论内表面接地还是球壳外表面接地，待稳定后球壳的电势必定为零．球壳的外表面无感应电荷，球壳外也没有静电场，这就是接地导体壳的静电屏蔽作用．故A、C选项正确．若将接地线断开再移去壳内正电荷时，壳内表面的负电荷就会分布到球壳的外表面上，内壁不再带电．故D选项正确．【方法技巧练】一、感应电荷电场线的确定方法7. 如图所示，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A内做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)答案如图所示解析画出感应电荷形成的附加电场在A圆盘内的三条电场线(实线)如图所示．导体A 处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即导体A内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷Q在那点的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷Q的电场线重合，且方向相反．方法总结处于静电平衡状态下导体内部由点电荷产生的电场(外电场)、感应电荷产生的电场，其实际电场为叠加后的合电场，且为零．因此，根据外加电场情况便可确定感应电荷的电场分布情况．二、电荷分布情况的确定方法8. 如图所示，A为空心金属球，B为金属球，将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手摸一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则( )A．A球带负电，B球带正电B．A球带负电，B球不带电C．A、B两球都带负电D．A、B两球都带正电答案 B解析首先带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，根据静电感应现象可知，A 球内表面感应带负电荷，外表面感应带正电荷，手接触A相当于A接地，由地面上来的电子与A球外表面正电荷中和，使A球外表面不带电，A球外表面电势为零，此时A球对外起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部．电子为何从地面流入A球？因为带正电的A球外表面电势比地面零电势高，手触A后，电子由低电势流向高电势，此时B球电势也为零．手离开A后，C球不动，各处场强及电势分布情况不变，所以手接触B时，无电荷移动，所以B球不带电．当带正电的C球从A球内移走后，A球内表面所带的负电荷移至外表面，所以A球带负电．C球移走后，A球内表面负电荷移至外表面，这是因为带电导体处于静电平衡状态时，导体内部和空腔内表面均没有静电荷，电荷均分布在导体的外表面．由上述可知，选项B 是正确的．9. 一个带有绝缘座的空心金属球壳A带有4×10－8C 的正电荷，有绝缘柄的金属小球B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．Q A＝1×10－8 C Q B＝1×10－8 CB．Q A＝2×10－8 C Q B＝0C．Q A＝0 Q B＝2×10－8 CD．Q A＝4×10－8 C Q B＝－2×10－8 C答案 B解析B与A接触后，净电荷全部分布在外表面，内壁电荷量为零．点拨处于静电平衡状态的导体，净电荷仅分布在外表面．1．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个( )答案 B2．请用学过的电学知识判断下列说法正确的是( )A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死D．打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险答案 B解析由静电屏蔽的知识可知，A、D选项均错；金属可以消除多余的静电，B项正确；单根高压输电线上相距较近的两点之间电阻很小，因而电压较小，小鸟不会被电死，C选项错误．3. 一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示．金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的电场分别为E a、E b、E c，三者相比有( )A．E a最大B．E b最大C．E c最大D．E a＝E b＝E c答案 C解析处于静电平衡的导体内部电场处处为零，故a、b、c三点的电场都为零，静电平衡的导体内部电场为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场与MN在这一点产生的电场等大反向．比较a、b、c三点感应电场的电场强度，实质上是比较带电体MN在这三点的电场．由于c点离MN最近，故MN在c点的电场最大，感应电荷在c点电场也最大．正确选项为C项．点拨 静电平衡的导体内部的电场强度为零是空间中所有电荷在导体内任一点产生的电场强度的矢量和为零．4．金属球壳原来带有电荷，而验电器原来不带电，如图所示，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连．验电器的金属箔将( )A ．不会张开B ．一定会张开C ．先张开，后闭合D ．可能会张开答案 B解析 处于静电平衡状态的导体，净电荷仅分布在外表面，细导线将球壳内壁与验电器连接后，验电器应看做是金属球壳的外部．5. 如图所示，带电体Q 靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于零的是( )A ．导体腔内任意点的场强B ．导体腔内任意点的电势C ．导体外表面的电荷量D ．导体空腔内表面的电荷量答案 ABD解析 静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，且内表面不带电，故选项A 、D 正确；由于导体接地，故整个导体的电势为零，选项B 正确；导体外表面受带电体Q 的影响，所带电荷量不为零，故选项C 不正确．6．图中接地金属球A 的半径为R ，球外点电荷的电荷量为Q ，到球心的距离为r.该点电荷的电场在球心的场强大小等于( )A ．k Q r 2－k Q R 2B ．k Q r 2＋k Q R 2C ．0D ．k Q r 2 答案 D7．如图所示，在真空中，把一个绝缘导体AB 向带负电的小球P 缓慢靠近(不相碰)，下列说法中正确的是( )A ．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答案 AC解析 绝缘导体AB 缓慢靠近带负电的小球P 的过程中，导体AB 始终处于静电平衡状态．其内部场强一直为零．由于外电场越来越强，导体B 端的感应电荷会越来越多，由于外电场在M 点的场强恒大于N 点的场强，而感应电荷的场强与外电场的场强大小相等、方向相反，所以感应电荷在M 点的场强恒大于在N 点产生的场强．8. 如图所示，为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球A 放入腔中，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( )A ．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答案 D9. 如图所示，带电荷量为＋q 的点电荷与均匀带电薄板相距为2d ，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心．若图中a 点处的电场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b 点处产生的电场强度大小为________，方向________．(静电力常量为k)答案 k q d 2 向左 解析 a 点处的场强由两部分组成，一是点电荷在a 处的场强，大小为E ＝k q d 2，方向向左；二是带电薄板在a 处的场强，由题知，这两个场强的合场强为零，所以薄板在a 处的场强大小为E a ＝k q d 2，方向向右．根据对称性可知，薄板在b 处的场强为E b ＝k q d 2，方向向左．。
高中物理 第1章 7静电现象的应用 新人教版选修3-1
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 等于零 ， 导体内的自由电子不再 发生移动 的状态．
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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 ．
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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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问题1 问题2 问题3 问题4
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学生分组探究一 对静电平衡的理解(深化理解) 第1步 探究——分层设问，破解疑难 1．静电感应现象的实质是什么？ 2．静电平衡的导体为何是等势体？
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第2步 结论——自我总结，素能培养 1．静电平衡的实质：金属导体放到场强为E0的电场中，金 属中的自由电荷在电场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．
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[后判断] (1)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．(×) (2)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．(×) (3)飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电 导入大地．(√)
【物理】1.7静电现象的应用课件1(人教版选修3-1)概要
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，越尖锐的地方，电荷密度 （单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位 置几乎没有电荷。 尖端放电实验 避雷针
③带电导体周围的等势面和电场线 p19
0
三、静电屏蔽
屏蔽实验
①概念---空腔导体可以隔绝外部电场进入 空腔，技术上称为静电屏蔽。
人教版选修3-1
第一章 静电场
第七节 静电现象的应用
§1.7 静电现象的应用
1、什么是静电感应现象？静电感应的实 质是什么？ 2、是什么力使导体中的正负电荷分开， 电荷重新分布后，导体会发生什么样的变 化呢？
把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为 Eo的电场中，结果如何呢？
1、金属导体的微观结 构如何？
新闻
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
英科学家将表演"特技" 触摸百万伏高压电
两位英国科学家下个 月将在伦敦进行一次危险 的电力学表演。根据表演 计划，其中一名科学家将 把另一位科学家关进一个 铁笼子里，然后用数百万 伏特的电流对其进行电击。 鉴于表演的危险性，两名 科学家事先都买好了价值 1200万英镑的保险。
静电现象的应用
一、静电平衡状态 1、静电平衡状态
下导体的电场
电场中的导体，内部自由电子不再定向移
动
2、静电平衡状态的特征
①内部的场强处处为零
②整个导体是个等势体，它的表面是个等势
面
2、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，越尖锐的地方，电荷密度（ 单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位置几 乎没有电荷。
三、静电屏蔽
WHY？
因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留 的离子会发生激烈的运动。在激烈的运动过 程中它们和空气分子相碰时，会使空气分子 电离，从而产生大量新的离子，这就使空气 边得易于导电。与尖端上电荷同号的离子受 到排斥而飞向远方，蜡烛的火焰偏移就是受 到这种离子形成的“电风”吹动的结果。
人教版高中物理选修3-1：1.7 静电现象的应用 课件
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？ 4k 2 +Q -Q O E r 2 r · ( ) E E 2 Q E E1 E2 8k 2 r
净电荷 是指导体内正、负电荷中和后所剩下 的多余电荷.这里说的净电荷可以是静电感 应所产生的感应电荷,也可以是一个孤立的 带电体所带的电荷。
1．关于静电平衡，下列说法中正确的是 A．当导体达到静电平衡时，导体上任意 两点间的电势一定相等 B．当导体达到静电平衡时，其外表面附 近的电场方向一定与导体的表面垂直 C．绝缘体也有静电平衡状态 D．达到静电平衡时，电荷分布在导体的 外表面 ABD
B
A.QA=10-8C, QB=10-8C B.QA=2×10-8C, QB=0 QB=2×10-8C D.QA=4×10-8C, QB=-2×10-8C C.QA=0,
（2）一般取无穷远处或大地的电势为 零。
3.
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，在圆盘A内 a、b、c三点标出由 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)。 ＋Q
a
·
A
c · · · · b
4.一个带绝缘座的空心金属球A带有4×10-8C的正电荷,有绝缘柄的金属小球B带有 2×10-8C的负电荷,使B球和A球的内壁接触,如图所示,则A、B各带电荷量为（ ）
方向水平向左
2.如图所示，一个原来不带电的中空金属球壳，上开一个 小孔，若将一个带负电的小球放入且不与球壳接触，则球 壳外表面带______电，内表面带______电；若用手接触一 下球壳后球壳内表面带______电，外表面______；
人教版高中物理选修3-1_静电现象的应用(共14张PPT)
自由电子就会定向移动，就不是静电平衡状态了。
2.导体表面越尖锐的位置电荷越密集,为凹什陷么的? 位 置几乎没有电荷。
答:同种电荷相互排斥电荷会被挤到尖锐的部位.
人教版高中物理选修3-1 1.7_静电现象的应用(共14张PPT)
三、尖端放电 人教版高中物理选修3-1 1.7_静电现象的应用(共14张PPT)
人教版高中物理选修3-1 1.7_静电现象的应用(共14张PPT)
将闪电导入大地
避雷针
四、静电屏蔽 人教版高中物理选修3-1 1.7_静电现象的应用(共14张PPT)
静电平衡时，导体内部没有电场内表面没有电荷， 而且静电平衡过程是很快完成的（光速）。
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。
人教版高中物理选修3-1 1.7_静电现象的应用(共14张PPT)
人教版高中物理选修3-1 1.7_静电现象的应用(共14张PPT)
3、感应电 荷产生电场
-
-
-
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。
-
4、导体达 到静电平衡
-
-
E’=E
1．导体尖端在强电场作用下，物体尖端部分发
生的一种放电现象称为尖端放电。
2．强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫 做空气的电离。
物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉
害处)附近，等势面密，电场强度剧增，致使这里空气
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，专指尖端附近空气电离而产生气
人教版高中物理选修3-1 1.7_静电现象的应用(共14张PPT)
高中物理《17 静电现象的应用》课件 新人教版选修3-1
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课堂练习
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
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静电屏蔽的电场线模拟
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静电屏蔽的应用
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静电屏蔽的应用
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网络
新闻
英科学家将表演"特技" 触摸百万伏高压电
两位英国科学家下个 月将在伦敦进行一次危险 的电力学表演。根据表演 计划，其中一名科学家将 把另一位科学家关进一个 铁笼子里，然后用数百万 伏特的电流对其进行电击。 鉴于表演的危险性，两名 科学家事先都买好了价值 1200万英镑的保险。
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．
这就是尖端放电引起的后果。
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WHY？
因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的 离子会发生激烈的运动。在激烈的运动过程中 它们和空气分子相碰时，会使空气分子电离， 从而产生大量新的离子，这就使空气边得易于 导电。与尖端上电荷同号的离子受到排斥而飞 向远方，蜡烛的火焰偏移就是受到这种离子形 成的“电风”吹动的结果。
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在强电场作用下，物体 曲率大的地方(如尖锐、 细小的顶端，弯曲很厉 害处)附近，等电位面密， 电场强度剧增，致使这 里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，专指尖 端附近空气电离而产生 气体放电的现象
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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第7节静电现象的应用
1．静电平衡状态
(1)概念：导体内的自由电子不发生时，导体就达到了静电平衡状态．
(2)静电平衡状态导体的特征
①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处．
②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面 .
③静电平衡状态下的导体是个 .
④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体．
2．尖端放电
(1)达到静电平衡时，导体表面越尖的地方，电荷分布的密集度越 .
(2)尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的很强，使周围中性空气分子电离成，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被到尖端，与尖端上的电荷，这相当于导体从尖端电荷，这种现象叫做尖端放电．
(3)应用与防止
应用举例：；防止举例：高压输电设备的表面尽量做得，避免放电．3．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是( )
A．导体内部既无正电荷，又无负电荷
B．导体内部和外表面处的电场均为零
C．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零
D．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果
4．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强( )
A．一定增加
B．一定减弱
C．可能增加也可能减弱
D. 不变
【概念规律练】
知识点一感应电荷产生的场强的计算
1. 如图1所示，长为l的导体棒水平放置，原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距离棒左端R处，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的场强等于多少？方向如何？
2. 如图所示，点电荷A和B带电荷量分别为
3.0×10－8 C和－2.4×10－8 C，彼此相距6 cm.若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm 的金属球壳，求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度．
知识点二静电平衡状态电势特点与电荷分布规律
3. 如图所示，水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带正
电小球(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，在该运动过程中( )
A．小球做匀速直线运动
B．小球先做减速运动，后做加速运动
C．小球的电势能保持不变
D．静电力对小球所做的功为零
4．如图所示，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.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是( )
A．用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触
B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触
C．用绝缘导线把验电器跟取电棒C的导体部分相连，再把取
电棒与B的内壁接触
D．使验电器A靠近B
知识点三静电屏蔽
5．下列实验中，验电器的金属箔会张开的图是( )
6. 如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则( )
A．球壳内壁带负电
B．球壳外壁带正电
C．球壳外壁不带电
D．若将接地线去掉再移出正电荷，壳外壁带负电
【方法技巧练】
一、感应电荷电场线的确定方法
7. 如图所示，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A内做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)
二、电荷分布情况的确定方法
8. 如图所示，A为空心金属球，B为金属球，将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手摸一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则( ) A．A球带负电，B球带正电
B．A球带负电，B球不带电
C．A、B两球都带负电
D．A、B两球都带正电
9. 一个带有绝缘座的空心金属球壳A带有4×10－8C 的正电荷，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C 的负电荷，使B球与球壳A内壁接触，如图8所示，则A、B带电荷量分别为( )
A．Q A＝1×10－8 C Q B＝1×10－8 C
B．Q A＝2×10－8 C Q B＝0
C．Q A＝0 Q B＝2×10－8 C
D．Q A＝4×10－8 C Q B＝－2×10－8 C
1．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个( )
2．请用学过的电学知识判断下列说法正确的是( )
A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死
D．打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险
3. 一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带
电的细杆MN，如图所示．金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上
a、b、c三点的电场分别为E a、E b、E c，三者相比有( )
A．E a最大 B．E b最大
C．E c最大 D．E a＝E b＝E c
4．金属球壳原来带有电荷，而验电器原来不带电，如图所
示，现将金属球壳内表面与验电器的金属小球相连．验电器的金
属箔将( )
A．不会张开 B．一定会张开
C．先张开，后闭合 D．可能会张开
5. 如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面
无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于零的是( ) A．导体腔内任意点的场强
B．导体腔内任意点的电势
C．导体外表面的电荷量
D．导体空腔内表面的电荷量
6．图中接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r.该点电荷的电场在球心的场强大小等于( )
A．k Q
r2－k
Q
R2
B．k
Q
r2
＋k
Q
R2
C．0 D．k Q
r2
7．如图所示，在真空中，把一个绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢靠近(不相碰)，下列说法中正确的是( )
A．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
8. 如图所示，为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球A放入腔中，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( ) A．E a>E b>E c，φa>φb>φc
B．E a＝E b>E c，φa＝φb>φc
C．E a＝E b＝E c，φa＝φb>φc
D．E a>E c>E b，φa>φb>φc
9. 如图所示，带电荷量为＋q的点电荷与均匀带电薄板相距为
2d，点电荷到带电薄板的垂线通过板的几何中心．若图中a点处的电
场强度为零，根据对称性，带电薄板在图中b点处产生的电场强度大小为________，方向________．(静电力常量为k)。