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 E`=E，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 Q=8．O×lO 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