新教材2024版高中物理第2章静电场的应用第3节静电的利用与防护课件粤教版必修第三册.pptx

第二章静电场的应用第三节静电的利用与防护学习目标学法指导1．知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态下导体的特性2．知道什么是静电屏蔽及相关应用3．知道导体上电荷的分配规律4．了解尖端放电现象?1．运用静电感应和场强相关知识，认识和理解静电平衡及其特征2．运用多媒体技术，认识和了解尖端放电和静电屏蔽等现象3．通过学习讨论，知道静电的利用和防护知识导图??课前?自主预习静电平衡时导体中电场和电荷分布1．静电感应现象：处于电场中的导体，由于________的作用，电荷出现__________的现象．2．静电平衡状态：导体中(包括表面上)没有电荷____________的状态．电场力重新分布定向移动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______________．(否则自由电荷受力还会运动，直至平衡)(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面任何一点的场强方向必跟该点的切面_________．(否则自由电荷还会运动直至平衡)处处为零垂直4．导体上电荷的分布．(1)静电平衡下的导体________没有电荷，电荷只分布在导体的__________．(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)_________，__________的位置几乎没有电荷．(从表面垂直方向画电场线，可看出尖锐处密，凹处疏)内部外表面越大凹陷微思考静电平衡状态的导体，为何外表面的电场线一定与外表面垂直？【答案】若不垂直，则外表面自由电荷受力不与外表面垂直，必会沿表面移动，最终达到垂直为止(逃不出表面)． 处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是 ()A．导体内部无任何电场B．外电场不能进入导体内部C．所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零D．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零【答案】D【解析】导体内部电场强度处处为零是由于感应电荷的电场与外电场叠加的结果，故D正确．尖端放电和静电屏蔽1．电离：导体尖端的电荷密度_________，附近的场强_________，空气中的带电粒子剧烈运动，使空气分子被撞“散”而使正、负电荷________的现象．2．尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异电离子与尖端的电荷________，相当于导体从尖端失去电荷的现象．3．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场____________，外电场对壳内不会产生影响．很大很强分离中和处处为零4．尖端放电和静电屏蔽的应用、防止．(1)尖端放电．①应用：____________是利用尖端放电避免雷击的一种设施．②防止：高压设备中导体的表面尽量________，减少电能的损失．(2)静电屏蔽的应用．①电学仪器和电子设备外面会有金属罩，通信电缆外面包一层铅皮，可以防止外电场的干扰．②电工高压带电作业时，穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业．避雷针光滑微思考导体内空腔为何没有电场和电场线？【答案】内空腔(无电荷)若有电场线，由于出不来，要么必定相交，要么必定从空腔一侧指向另一侧，前者与电场线不能相交矛盾，后者会使自由电荷受力移动直至电场为零的状态． 在高大的建筑物上安装避雷针的作用是 ()A．通过尖端放电中和云层中的电荷B．避免放电现象的发生C．直接导走云层中的电荷D．增加电荷在建筑物上的积累【答案】A【解析】避雷针利用了尖端放电的原理，在发生雷电时，避雷针上产生的感应电荷通过尖端放电，中和了云层中的电荷，可以使建筑物免遭雷击．如果云层带正电荷，无法直接把正电荷导入大地．故A正确，B、C、D错误．课堂?重难探究对静电平衡的理解1．静电平衡的实质．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，随着感应电荷的持续增加，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＝0．3．静电平衡状态的特点．(1)处于静电平衡状态下的导体的特点．①导体内部某处感应电荷产生的场强E′与周围原电场场强E大小相等，方向相反，两者相互抵消，导体内部处处合场强E合为零，但导体表面的电场强度不为零．②电场线与导体表面垂直．(2)静电平衡状态下的导体的电荷分布特点．①净电荷都分布在导体的表面，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，电荷量相等，远同近异，如图甲所示．?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．例1在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，相距为2l，如果在两个点电荷连线的中点O有一个半径为r(