3-1(7)静电现象的应用

学习目标：
1.通过对静电场中导体的自由电荷 运动情况的讨论，了解静电平衡的 概念。 2.知道处于静电平衡的导体的特征 3.知道处于静电平衡状态的导体上 电荷的分布规律
一、静电平衡状态下导体的电场
--
-
-
-
E
置于电场中的导体，自由电荷受电场力作用， 将发生定向移动。
-
-
-
E
-
在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应 现象。
空气电离 正负电荷奔向异种电荷
尖端失去电荷 尖端放电
中性的分子电离后变成带负电的 自由电子和带
正电的离子，这些带电的粒子与 导体尖端的电
荷异号粒子，由于被吸引而奔向 尖端，与尖端
上的电荷中和，这相当于导体从 尖端失去电荷 。这个现象叫尖端放电。
避雷针
三.避雷针
（1）避雷针的原理：带正（负）电的云层 靠近避雷针时，因同种电荷相互排斥，异 种电荷相吸引，电子由大地流向避雷针尖 端（电子由避雷针尖端流向大地），避雷 针上端留下异种电荷，当电荷积累到一定 程度时，通过尖端放电，逐渐中和云层中 的电荷,达到避免雷击的目的。
2.处于静电平衡状态导体的特点：若不为零会出
现何现象?
导体内部场强处处为零
导体是等势体,表面为等势面
导体外部表面附近场强方向与
该点的表面垂直
为什么
若不垂直 会出现何
E
会如此?
+- -+ +- +- +- -+ +- -+
现象?
E
+ +++ ++++ -- - - -- --
对于一孤立的带电导体，内部场强为零的本 质是：导体表面所带全部电荷在内部任一处产生 的电场强度的矢量和为零。
a···c
b·
9.一个带绝缘座的空心金属球A带有4×108C的正电荷,有绝缘柄的金属小球B带有 2×10-8C的负电荷,使B球和A球的内壁接触, 如图所示,则A、B各带电荷量为（ B ）
A.QA=10-8C, QB=10-8C B.QA=2×10-8C, QB=0 C.QA=0, QB=2×10-8C D.QA=4×10-8C, QB=-2×10-8C
解: E1
E2
k
(
Q r )2
4k
Q r2
2
E
E1
E2
8k
Q r2
+Q
O E
E ·E
-Q
方向水平向左
8. 在孤立点电荷＋Q的电场中，金属圆盘A处于静 电平衡状态。若金属圆盘平面与点电荷在同一平 面内，在圆盘A内
a、b、c三点标出由
· 盘上感应电荷形成的 ＋Q
A
附加电场的三条电场
线(用实线表示，要求严格作图)。
静电平衡状态的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零，
这种说法对吗？这种说法是错误的．
5.如图所示，一个原来不带 电的中空金属球壳，上开一 个小孔，若将一个带负电的 小球放入且不与球壳接触， 则球壳内表面带__正____电， 外表面带_负_____电；若用手 接触一下球壳后球壳内表面 带___正___电，外表面______ ；不带电
A
B
第二课时
学习目标：
1：了解尖端放电现象。 2：了解静电屏蔽现象及其技术上的 应用
尖端放电 尖端放电的原理是什么？
导体尖端电荷密度大 尖端周围电场强
空气中残留带电粒子剧烈运动
导体尖锐部位的电荷特别 密集，尖端附近的电场特 别强，会把空气分子“撞 散”，使分子中的正负电 荷分离，这种现象叫电离
导体上电荷的分布小结
1、导体内没有电荷,净电荷电荷只分布 在导体的表面。 2、在导体表面，越尖锐的位置，电荷 的密度越大,凹陷处几乎没有电荷。
净电荷
是指导体内正、负电荷中和后所剩下 的多余电荷.这里说的净电荷可以是静电感 应所产生的感应电荷,也可以是一个孤立的 带电体所带的电荷。
ABD
1．关于静电平衡，下列说法中正确的是 A．当导体达到静电平衡时，导体上任意 两点间的电势一定相等 B．当导体达到静电平衡时，其外表面附 近的电场方向一定与导体的表面垂直 C．绝缘体也有静电平衡状态 D．达到静电平衡时，电荷分布在导体的 外表面
-
-
E’
E
-
感应电荷在导体内部产生反方向的电场E’， 与原电场叠加。只要内部合场强不为零，自由 电子就会继续做定向移动。
-
-
E’=
E
-
E
感应电荷的电场增到与外电场相等时，即 E’=E时，内部合场强为零时，电荷不再发生 定向移动。
E内=0
E
1.静电平衡状态: 导体表面和内部电荷停止定向移动的状态。
O
答：
R
L
达到静电平衡后导体内部处处场强为零
则
E感＝E源＝k
q (R+L/2)2
E感方向与E源方向相反，即指向点电 荷+q.
7.带电量分别为+Q和-Q的两个点电荷相距为r，在
两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所 示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电 荷连线中点O处产生的场强大小为多大？方向怎样 ？
2.如图所示在真空中把一绝缘导体AB向带
负电的小球P缓慢的靠近时，下列说法正确
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点产生的的场强
D、导体的感应电荷在M、N两点产生的的场
强相等
P BA NM
3．具有一定厚度的空心金属球壳的球心 位置处放一正电荷，下面中的四个图 画出了其空间电场的电场线情况，符 合实际情况的是( Ｄ )
4．为一空腔球形导体(不带电)
，现将一个带正电的小金属球放 入腔中，当静电平衡时，图中A
A Q
、B、C三点的场强E和电势φ的
关系是：（ D )
B
c
A.EA EB EC A B C
·
B.EA EB EC A B C
C
注意：
（1）用导线把导体接地或用手触摸导 体时，可把导体和地球看成一个大导体
（2）一般取无穷远处或大地的电势为 零。
6.长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量 为+q的点电荷放在与棒的左端距离为R的 地方，如图所示。达到静电平衡后，棒上 的感应电荷在棒内中点O处产生的场强有多 大？方向如何？
+q
地球是一个极大的导体，可以认 为处于静电平衡状态，所以它是 一个等势体。这是我们可以选大 地做零电势体的一个原因。
二、导体上电荷的分布 研究静电平衡时导体内部的电荷 --法拉第圆筒实验
甲
乙
初态：B带电，A不带电
为什么?
现象: •甲:A的箔片张角逐渐增大 •乙:A的箔片始终没有张开
结论: •导体内部没有电荷,电荷分布在导体 的外表面 •导体表面越尖锐的位置电荷越密集, 凹陷的位置几乎没有电荷