高中物理静电场二第7节学案1

精品教案 高中物理高中物理 静电场（二）第静电场（二）第 7 7 节节 学习目标学习目标 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 知识点一知识点一静电平衡状态下导静电平衡状态下导 体的电场体的电场 自主学习自主学习 1.静电感应现象 放在电场中的导体其内部自由电荷在 作用下定向移动，而使导体两端出 现电荷的现象。 2. 静电平衡状态 导体中包括表面不 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 处处为零。 ② 处于静电 平衡状 态的 整个导 体是 一 个，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。 知识点一知识点一静电平衡状态下导静电平衡状态下导 体的电场体的电场 典例探究典例探究 1. 如图所示，在真空中把一绝缘导体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点产生的场强大于 在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 2.2. 如图所示， 长为L的金属杆原来不带电， 在距其左端r处放一个电荷量为q的点电荷。 问 可编辑 精品教案 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。 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。 名师点睛名师点睛 1.1.静电感应现象的原因静电感应现象的原因 当不带电的导体处于电场中时，导体内的 自由电子在电场力的作用下逆电场线而定向移 动，使导体一侧带负电，而另一侧带上正电。 2.2. 静电平衡实质静电平衡实质 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 EE，自由 电子停止定向移动。 3.3. 静电平衡的条件静电平衡的条件 导体内部的合场强为零，即E 合 ＝0。 4.4.静电平衡状态下导体的特点静电平衡状态下导体的特点 ⑴ 内部场强处处为零（不为0 则自由电子 将继续移动直至合场强为0） ⑵ 导体中没有自由电荷定向移动（没有静 电荷） ，静电荷只分布在导体的外表面。 ⑶ 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。 实验证明法拉第圆筒实验 1 金属杆中点处的场强为多少 2 金属杆上的感应电荷在杆中点P处产 生的场强。 【审题指导】 1. 感应电荷的电荷量不是已知，故不能直 接求出感应电荷在某点的场强，故由静电平衡 条件求解。 2. 内部场强处处为零，因为是两个电场的 叠加。 3. 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A点所激发的附 加场强E′的方向在图中正确的是 挑战自我挑战自我 4. 如图所示，A、B 都是装在绝缘柄上的导 体，A 带正电后靠近 B，若取地球的电势为零， 则（） 可编辑 精品教案 ⑷ 导体表面附近电场线与表面垂直 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 不为 0，导体就不是处于静电平衡状态。 5.5. 静电平衡时导体周围电场分布静电平衡时导体周围电场分布 上图空间实际电场分布，不会出现虚线电 场线。 【特别提示】 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。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， 地球往往是新导体的远端。 知识点二知识点二静电现象的应用静电现象的应用 自主学习自主学习 1.1. 尖端放电尖端放电 ① 气体在导体尖端周围的强电场的作用 下而被电离，气体被电离后变成带负电的 _______和带正电的_____，而与尖端电荷的电 性相反的粒子在静电力的作用下奔向尖端，而 使尖端电荷______，从效果上看好象是尖端释 放了电荷，这个现象叫尖端放电。 ② 尖端放电的利弊 应用 避雷针就是利用了_________而实现了 A. 导体 B 上任意一点的电势为零； B. 导体 B 上任意一点的电势都为正； C. 导体 B 上任意一点的电势都为负； D. 导体 B上右端点的电势等于左端点的电 势。 5. 如图所示,长为 10cm 的导体棒原来不带 电，现将一带电荷量 Q8．OlO C 的正点电 荷放在距棒左端 5cm 处的 P 点, 达到静电平衡 后棒上感应电荷在棒内中点 O 处产生的场强大 小等于_____,方向______。 -10 知识点二知识点二静电现象的应用静电现象的应用 典例探究典例探究 1. 将悬挂在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， 如图所示，于是有 A．A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直 方向 可编辑 精品教案 中和空气中的电荷，而达到避免雷击的目的； 防止 尖端放电会使导到高压设备上电能的 损失，故该导体表面要尽量______。 2.2. 静电屏蔽静电屏蔽 ① 形成处于电场中的导体壳金属网罩 当 达 到 静 电 平 衡 状 态 时 ， 其 内 部 场 强 _________，从而实现了对内部物体起到了保护 作用，这种装置叫做静电屏蔽。 ② 应用高压输电线的上方的______与大 地连接而形成一个静电屏蔽，对高压线起到了 保护作用。 3.3. 想一想想一想 为什么在钢筋水泥结构的楼房内手机的信 号要比室外差 名师点睛名师点睛 1.1. 静电屏蔽的本质静电屏蔽的本质 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。 2 2．静电屏蔽的两种情况．静电屏蔽的两种情况 1 金属壳内部不受外部影响 现象由于静电感应，验电器箔片张开。 如图甲，将验电器放入导体网罩内部后验电器 箔片不张开，如图乙，即外部电场影响不到导 体内部。 本质是静电感应，导体外表面感应 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 【审题指导】【审题指导】 1 金属球壳网可使内部电荷不受外部电 场影响。 2 不接地金属球壳网内的电荷对外部电 荷有影响。 3 接地金属球壳网内的电荷对外部电荷 无影响。 【学霸提示】【学霸提示】 空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以 屏蔽内部的电场，其本质都是因为激发电场与 感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清 是哪一部分电场，还是合电场作用的结果。 2. 如图所示，用起电机使金属鸟笼带电， 站在金属架