1.7《静电现象的应用》学案(新人教版选修3-1)

1.7 静电现象的应用

、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，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零

3 •知道静电屏蔽及其应用

4 •经历分析放在电场中的导体达到静电平衡的过程

重点

静电平衡状态

电场中导体的特点

解决问题的方法

推理归纳法、问题解决法、实验法

二、温故知新

1. ________________________________________________________________ 电场的基本特性：________________________________________________________________

2 .金属导体的特征：

由做热振动的______________ 和做无规则热运动的_____________________ 组成

3 .静电感应现象指 ____________________________________________________________

4 .静电感应现象的实质是______________________________________________________

三、自学提纲

1. 放在电场中的导体是怎样达到静电平衡的?

2. 达到静电平衡状态的导体有什么特点？

3. 导体上的电荷是如何分布的？怎样证明与分析?

4. 什么是尖端放电？为什么会发生尖端放电？

5. 什么是静电屏蔽？它有什么应用？

四、探究导航—

【探究一】静电平衡状态下导体的电场是怎样的？

1. 问题：一个不显电性的金属中性导体放在电场中为

何两端又能显示出电性呢？弓I入金属导体后会对空间

各点的场强有影响吗？是什么作用使金属内的电子定向

移动的？此移动一直进行吗？金属导体内部有电场吗？

2 .理论分析：

3 .结论:

4 •如图在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电?

若将导体接地则情况如何？左端接地呢?

5 .静电平衡的特点：

⑴内部场强 ____________ （如果不满足则自由电子将 _________ 直至一__^_） ⑵导体的表 _________ ，整个导体是— 【探究二】导体上电荷的分布

演示法

1. 拉第圆筒实验

2 •结论：净电荷分布在导体 ______________ 导体表面附近电场线与表面 ____________

导体尖端处电荷密度 ________________

3.理论分析：

理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥， 净电荷只能分布在表面 反证法：若内部有自由电荷，则内部场强

，导体就不是处于静电平衡状态

上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线（为什么） 【探究三】尖端放电

1.导体尖端的电荷密度大，给周围环境带来了什么影响？

2 •尖端放电现象给我们什么启示？有哪些应用?

2、静电屏蔽：

若将源电荷置于

空腔内，则外对内没有影响, 但内对外有影响

实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小

【探究四】静电屏蔽

1、空腔导体的特点:

净电荷只分布在 有电场

,内表面

（+

-

.

空腔内没

外部电场对内部仪器没有影响

若将球壳接地，则内外各不影响

3、 应用：

电学仪器和电子设备外面套有金属罩 通信电缆版面包一层铅皮 高压带电作业人员穿金属网衣 通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱

〖例题〗如图所示，在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一正电荷，试分析 三点的场强： A. E A 丰 0 , E B =0 , E C =0 B. " 0 , E B 工 0 , E C =0 C. E A ^

0 , E B ^

,

E C

丰

D. E A =0 , E B 工 0 , E C =0

答案:B 解析：由静电平衡导体特点可知，此时金属导体壳处于静电平衡状态，场强为零，其它处场 强均不为零。

〖针对练习1〗如图所示，A 、B 是两个架在绝缘支座上的金属球，都不带电，中间用导线

连接，现用一带正电的小球 C 靠近B ,用手摸一下B 球，再撤去导线，然后移走C 球，则A 、

1针对练习2〗长为L 的金属棒原来不带电，现将一带电荷量为

q 的正电荷放在距棒左端 R

处且与棒在一条线上，则棒上感应电荷在棒内中点

O 处产生的场强的大小 ______________ ，方

向___________ 。

答案:Kq/(R+L/2)2

，由O 指向q 小结

1、 静电平衡状态下导体有什么特点？

2、 静电屏蔽有哪几种情况？有哪些应用?

小结本节知识:

A 、

B 、C

A . A 球带正电，

B 球带负电 B . A 球带正电， B 球不带电

C. A 球不带电， B 球带负电 D . 以上说法都不正确 答案：B

©C

q

「+

B 带电情况:

五、课堂检测

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= 0

B. 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， & = 0

D. 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（）

答案：1、A 2、D 3、B

2中的哪一个

A- D

・

图2