317靜電現(xiàn)象的應(yīng)用學(xué)案

1、3.1.7 靜電現(xiàn)象的應(yīng)用學(xué)案課前自主學(xué)習(xí)自主學(xué) w 教材獨(dú)立思考問(wèn)題一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)1. 靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體中 (包括表面 ) 不再發(fā)生移動(dòng)，我們就認(rèn)為導(dǎo)體達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)2. 靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn)：(1) 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部 處處為零 .(2) 處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè) , 它的表面是一個(gè)等勢(shì)面 .(3) 表面處的場(chǎng)強(qiáng)不為零，表面處的場(chǎng)強(qiáng)方向跟導(dǎo)體表面 .二、導(dǎo)體上電荷的分布1. 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部沒(méi)有電荷，電荷只分布在 .2. 在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度 ( 單位面積上的電荷量 ), 凹陷的位置 . 電荷.三、尖端放電1. 電離：使

2、空氣分子中的 分離，這種現(xiàn)象叫做空氣的電離 .2. 尖端放電：導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近的 很強(qiáng)，使周圍中性空氣分子電離，變 成帶電粒子，這些帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)加速下，會(huì)使更多的空氣分子電離，產(chǎn)生大量的 , 與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào) 相反的粒子被 到尖端，跟尖端上的電荷 , 這相當(dāng)于尖端電荷，這種現(xiàn)象叫做尖端放電 .3. 應(yīng)用與防止：應(yīng)用：；防止：高壓輸電設(shè)備的表面盡量做得光滑，避免放電四、靜電屏蔽 導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，表現(xiàn)為電中性，若導(dǎo)體是空腔的，空腔部分的 也處處為零，無(wú)論導(dǎo)體外部的電場(chǎng)是什么樣的，電場(chǎng)都不會(huì) 導(dǎo)體內(nèi)部，金屬殼的這種作 用叫做靜電屏蔽 .一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體

3、的電場(chǎng)核心知識(shí)探究 分析問(wèn)題情境提煉核心要問(wèn)題情境 當(dāng)一個(gè)帶電體靠近不帶電導(dǎo)體時(shí)，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受到庫(kù)侖力的作用，將向著與電場(chǎng)相反的方向定向移動(dòng)，從而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷，這就是前面學(xué)習(xí)的靜電感應(yīng)現(xiàn)象. 這種定向移動(dòng)是 無(wú)休止的嗎？電荷的移動(dòng)對(duì)導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)有何影響？1. 自由電子定向移動(dòng)的原因是什么？2. 此處涉及到幾個(gè)電場(chǎng)？它們分別是來(lái)自哪里？3. 什么是靜電平衡狀態(tài)？為什么處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是等勢(shì)體，它的表面是等勢(shì)面？要點(diǎn)提煉1. 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為 .2. 處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè) , 它的表面是個(gè) .二、導(dǎo)體上電荷的分布問(wèn)題情境在課本“研究

4、空腔導(dǎo)體內(nèi)表面的電荷”的演示實(shí)驗(yàn)中，甲、乙圖對(duì)應(yīng)的操作步驟有何不同？得出怎樣的結(jié)論？要點(diǎn)提煉1. 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體的 上.2. 靜電平衡時(shí)，電荷在導(dǎo)體表面的分布是不均勻的，越是尖銳的地方，電荷的密度越 ,其附近的場(chǎng)強(qiáng)也越.三、尖端放電靜電屏蔽問(wèn)題情境1. 導(dǎo)體的尖端與空氣的電離有什么關(guān)系？2. 尖端放電是不是電荷都從導(dǎo)體尖端跑到空氣中去了？3. 簡(jiǎn)述避雷針的避雷原理？4. 處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，若導(dǎo)體是空心的，則空心部分的場(chǎng)強(qiáng)怎樣？5. 靜電屏蔽是怎樣起到屏蔽作用的？解題方法探究師生互動(dòng)探究總結(jié)規(guī)律方I*_- n - L 例1長(zhǎng)為L(zhǎng)的

5、導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一電荷量為 +q的點(diǎn)電荷放在距棒左端 R處，如圖所示.當(dāng) 棒達(dá)到靜電平 衡后，棒上感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小等于，方向?yàn)?點(diǎn)撥與技巧（1）解決此類問(wèn)題通常根據(jù)靜電平衡原理、感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)E'與原場(chǎng)強(qiáng)E。關(guān)系，把 求感應(yīng)電荷的場(chǎng)強(qiáng)轉(zhuǎn)化為原來(lái)的場(chǎng)強(qiáng).（2）注意：E'與E。關(guān)系是等大反向，合場(chǎng)強(qiáng)為零，解題首先要弄清求的是感應(yīng)電荷的場(chǎng)強(qiáng)還是合場(chǎng)強(qiáng)變式訓(xùn)練1如圖所示，在孤立點(diǎn)電荷+ Q形成的電場(chǎng)中，金屬圓盤 A處于靜電平衡狀態(tài).若金屬圓 盤平面與點(diǎn)電荷在 同一平面內(nèi)，試在圓盤 A內(nèi)作岀由盤上感應(yīng)電荷形成的附加電場(chǎng)的三條電場(chǎng)線（用實(shí)線表示，要求嚴(yán)格作圖）.

6、例2如圖所示為一空腔球形導(dǎo)體（不帶電），現(xiàn)在將一個(gè)帶正電的小金屬球A放入空腔中，當(dāng)靜電平衡時(shí)，圖中a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E和電勢(shì)甲的關(guān)系是（）/A. Ea>Eb>Ec, q ) a> (Pb>q) cB . Ea Eb>Ec, ( Pa ( Pb>8cc. Ea = Eb = Ec ，( Pa = ( Pb>q) cD. Ea>Ec>Eb,( pa>q) b>q) c點(diǎn)撥與技巧 本題應(yīng)先找岀原電場(chǎng)，再找岀哪是電場(chǎng)中的導(dǎo)體，然后由本節(jié)知識(shí)求解 變式訓(xùn)練2如圖所示，A、B為兩個(gè)帶等量異號(hào)電荷的金屬球，將兩根不帶電 的金屬棒C D放在兩

7、球之間，則下列敘述正確的是（）A. C棒的電勢(shì)一定高于 D棒的電勢(shì)B. 若用導(dǎo)線將C棒的x端與D棒的y端連接起來(lái)的瞬間，將有從 y流向x的電子流C. 若將B球接地，B所帶的負(fù)電荷全部流入大地D. 若將B球接地，B所帶的負(fù)電荷還將保留一部分【即學(xué)即練】1. 下列關(guān)于靜電感應(yīng)和靜電平衡的說(shuō)法中，正確的是（）A. 靜電感應(yīng)是由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場(chǎng)力作用的結(jié)果B. 導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷都不運(yùn)動(dòng)稱為靜電平衡C. 導(dǎo)體靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體所占空間各處場(chǎng)強(qiáng)均為零D. 導(dǎo)體靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部將沒(méi)有”凈"電荷2. 某農(nóng)村小塑料場(chǎng)的高頻熱合機(jī)產(chǎn)生的電磁波頻率和電視信號(hào)頻率接近，由于該村尚未接通有線電視信號(hào)

8、,空中的信號(hào)常常受到干擾，在電視熒屏上岀現(xiàn)網(wǎng)狀條紋，影響正常收看 .為了使電視機(jī)不受 干擾，可采取的辦 法是（）A. 將電視機(jī)用一金屬籠子罩起來(lái)3. 將電視機(jī)用一金屬籠子罩起來(lái)，并將金屬籠子接地C. 將高頻熱合機(jī)用一金屬籠子罩起來(lái)D. 將高頻熱合機(jī)用一金屬籠子罩起來(lái)，并將金屬籠子接地3. 一個(gè)帶電的金屬球，當(dāng)它帶的電荷量增加后（穩(wěn)定），其內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)（）A. 一定增強(qiáng)B. 不變C. 一定減弱D. 可能增強(qiáng)也可能減弱4. 如圖所示，在真空中把一原來(lái)不帶電的絕緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的小球P緩緩靠近（不相碰），下列說(shuō)法正確的是（）A. B端的感應(yīng)電荷越來(lái)越多B. 導(dǎo)體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大C. 導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)

9、生的場(chǎng)強(qiáng)恒大于N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)D. 導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M N兩點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)相等參考答案課前自主學(xué)習(xí)一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)答案1.自由電子2.(1)場(chǎng)強(qiáng) 等勢(shì)體 垂直二、導(dǎo)體上電荷的分布答案1.外表面2.越大幾乎沒(méi)有三、尖端放電答案1.正負(fù)電荷2.電場(chǎng)帶電粒子吸引中和失去 3.避需針?biāo)摹㈧o電屏蔽答案場(chǎng)強(qiáng)深入核心知識(shí)探究一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)問(wèn)題情境答案1.電子受外加電場(chǎng)的電場(chǎng)力作用而移動(dòng).2. 這里有兩個(gè)電場(chǎng)，它們分別是外加的電場(chǎng)和導(dǎo)體內(nèi)部自由電子定向移動(dòng)后產(chǎn)生的電場(chǎng)3. 在課本“靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)”中找答案.要點(diǎn)提煉答案1.零2.等勢(shì)體等勢(shì)面二、導(dǎo)體上電荷的分布問(wèn)題情境答案兩圖中

10、D接觸了圓筒C的不同部位.圓筒內(nèi)部無(wú)電荷.要點(diǎn)提煉答案1.外表面2.大強(qiáng)三、尖端放電靜電屏蔽問(wèn)題情境答案1、2、3答案見課本“尖端放電”部分.4. 空心部分場(chǎng)強(qiáng)為零.5. 靜電屏蔽是利用“處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零”的原理對(duì)導(dǎo)體內(nèi)部起到屏蔽作用的.解題方法探究例1答案水平向左(R+ 矽 2解析達(dá)到靜電平衡后的導(dǎo)體棒，其內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)處處為零，此合場(chǎng)強(qiáng)為點(diǎn)電荷q和導(dǎo)體棒上感應(yīng)電荷 分別在0處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的矢量和，因此兩場(chǎng)強(qiáng)應(yīng)大小相等、方向相反.欲知感應(yīng)電荷在 0處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng) 大小，只需求q在0處的場(chǎng)強(qiáng)，該場(chǎng)強(qiáng)的大小 E = 俱，方向水平向右.所以，感應(yīng)電荷在 0處產(chǎn)生(R + V的場(chǎng)強(qiáng)大小

11、E -*，方向與q在0處的場(chǎng)強(qiáng)方向相反，即水平向左.(R + V由滬幾+電-變式訓(xùn)練1答案如圖所示.解析 圓盤A處于靜電平衡狀態(tài)，因此內(nèi)部各點(diǎn)的合場(chǎng)強(qiáng)都為零，即圓盤A內(nèi)的每一點(diǎn)處，感應(yīng)電 荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度都與點(diǎn)電荷+ Q在那點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小相等、方向相反.例2答案D解析 畫岀空腔導(dǎo)體內(nèi)外的電場(chǎng)線分布，可以看岀Eb = 0,但(Pb> 0,由內(nèi)向外電勢(shì)依次降低，(pa> (pb>(Pc ；由電場(chǎng)線疏密可看岀Ea > E c > E b.處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，但其電勢(shì)并不一定為零.變式訓(xùn)練2答案ABDA C_D BJty解析 由右圖

12、所示的電場(chǎng)線方向可知 A、B、C、D的電勢(shì)高低為秘強(qiáng)缸輜.當(dāng)用導(dǎo)線將C棒的x端與D棒 的y端連接的瞬間，將有自由電子從電勢(shì)低的D棒流向電寡高的C棒，這時(shí)C與D已通 過(guò)導(dǎo)線連接為一個(gè)導(dǎo)體了，靜電平衡后，它們的電勢(shì)相等，C的x端仍帶負(fù)電，D的y端仍帶正電， 而C的右端及D的左端均不帶電，即C右端的正電荷與 D左端的負(fù)電荷中和掉了 .當(dāng)將B球接地時(shí)， 一部分自由電子從低于大地電勢(shì)的B球上流向大地，而一部分電子受到 D棒y端正電荷的吸引而保留 在靠近y的近端處，如果把帶正電的 A球移走， 接地的B球上的負(fù)電荷才全部流入大地.【即學(xué)即練】1-答案AD解析 靜電感應(yīng)是由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場(chǎng)力的作用而發(fā)生定向移動(dòng)，最后達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，選項(xiàng)A正確；達(dá)到靜電平衡后，自由電子不再定向移動(dòng)，但是仍然做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，選項(xiàng)3錯(cuò)誤；處于 靜電平衡的導(dǎo)體，電荷只分布在外表面上，內(nèi)部沒(méi)有“凈”電荷，選項(xiàng)。正確；導(dǎo)體靜電平衡時(shí)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，但表面場(chǎng)強(qiáng)不為零，選項(xiàng)C錯(cuò)誤.2. 答案D解析 為了使電視機(jī)能接收電磁波信號(hào)，但又不接收高頻熱合機(jī)產(chǎn)生的電磁波，應(yīng)將高頻熱合機(jī)(焊縫用)產(chǎn)生的電磁波信號(hào)屏蔽，而接地金屬籠子具有屏蔽內(nèi)電場(chǎng)的作用，故選項(xiàng)。正確3. 答案B解析處于靜電平衡狀態(tài)