17静电平衡的应用
1.7静电的应用与危害
静电的应用
静电的应用
静电平衡状态
思考：金属导体的微观结构如何？ 将金属导体放入电场中 • 最终会出现怎样的现象？
-
-
E’ E =0 - 合
-
-
+-
E
E合= E -E’
处于静电平衡状态的导体的特征
1、内部的场强处处为零
-
E合=0
+
Байду номын сангаас
2、整个导体是个等势体，它的表面是 个等势面 3、导体表面上任何一点的场强方向必 跟该点的表面垂直
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。
电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？
均匀球形导体
尖端放电 ——专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象
应用：
避雷针
尖端放电的应用——避雷针
尖端放电的应用——高压设备
接地的金属罩或导体壳 内部电场对外部空间没影响！
静电危害的防止
尽快导走多余的电荷，避免静电积累；调节空气湿度； 保持通风；加油、加气员应避免穿化纤衣服，应穿着防静电 服，或棉织品的衣服……
2、电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、 帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全 作业
静电屏蔽的应用
3、三条输电线的上方还有两条导线，与大 地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压 线屏蔽起来，免遭雷击
静电屏蔽的另一种形式
金属罩只能屏蔽外来电场，但不能挡 住内部电荷向外激发电场！
1、避免：尖端放电会 使高压设备上电能损失， 故高压设备导体的表面 都是非常光滑。
2、现象：夜间高压 线周围出现的绿色光 晕，俗称电晕，是一 种微弱的尖端放电。
1.7静电现象的应用
高二物理人教选修3-1第一章导学案 编撰人： 审定人： 姓名： 学号： 组名：1.7静电现象的应用 预习案【预习目标】1.了解静电感应现象，知道静电平衡的条件；2.了解静电屏蔽。
【自主学习】通过前面的学习知道，放入电场中的电荷受到电场力的作用，而我们又知道金属导体中存在自由电子，把导体放入电场中会产生什么现象?一、静电平衡1．静电平衡：金属导体内部有大量的 金属导体放在电场中 在电场力作用下逆着电场线运动。
最终在金属导体的一侧积聚，电子的积聚会产生 ，导体内部的原电场被消弱，但是只要导体的内部 不为零， 继续移动，导体两面的 继续增加，导体内的合场强进一步消弱，直到等于 为止。
此时导体内的 不再发生定向移动，这是我们说导体达到了 。
2. 静电平衡状态下导体的特点:（1）处于静电平衡的导体，内部的 处处为零。
（2）处于静电平衡的导体是个 ，他的表面是个 二、静电平衡状态下导体上的电荷分布：1. 静电平衡时导体内部 ，其电荷只分布在 。
2. 电荷在导体外表面的分布是越尖锐的位置 凹陷的位置 。
三．尖端放电1. 导体尖端的 很大，附近的 很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈运动，把空气中的 撞“散”，使空气分子中的 分离，形成空气的电离。
2. 导体尖端附近的 特别强，导致空气中电离的电荷与尖端上的 ，这个现象就是尖端放电。
四．静电屏蔽。
带空腔的导体静电平衡时导体壁壳内的 为零，内表面又没有 ，即只能在空腔之外，不会进入空腔之内，所以导体壳内的 也处处为零，即无论导体外部 是什么样的，电厂都不会深入导体内部，这种现象称为静电屏蔽。
【预习自测】1．处于静电平衡中的导体，内部场强处处为零的原因是（ ） A ．外电场不能进入导体内部 B ．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零C ．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D ．以上解释都不正确2.如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下叙说法正确的是 （ ）A ．A 、B 两点场强相等，且都为零 B ．A 、B 两点的场强不相等C. 感应电荷产生的附加场强大小是E A 小于E BD ．当电键K 闭合时，电子从大地沿导线向导体移动．3.如图所示,用起电机使金属鸟笼带电,站在金属架上的鸟安然无恙,且不带电,其原因是（ ） A.鸟的脚爪与金属架绝缘 B.笼上点电荷在笼内不产生电场C.鸟笼内部场强为零,电荷分布在笼的外表面D.起电机使笼带电,笼的电势不会很高4．每到夏季，我省各地纷纷进入雨季，雷雨等强对流天气频繁发生．当我们遇到雷雨天气时，一定要注意避防雷电．下列说法正确的是( )①不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器及水龙头 ②不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙，远离带电设备 ③固定电话和手提电话均可正常使用 ④在旷野，应远离树木和电线杆A ．①②③B ．①②④C ．①③④D ．②③④ 【我的疑惑】探究案【学习目标】1.理解静电感应现象，知道静电平衡的条件【重点】2.理解静电屏蔽【难点】 探究点一 静电平衡状态阅读“静电平衡状态下导体的电场”部分，思考以下问题： （1）电场的重要性质是什么？（2）金属导体的微观结构如何？金属导体在电场中自由电子会怎样移动？（3）自由电子会在什么地方积聚？电子的积聚会出现怎样的结果？（4）最终会出现怎样的现象？讨论：静电平衡的条件是什么？探究点二 导体达到静电平衡特点以及原因 （1） （2） （3）例1：如图，长为L 的导体棒原来不带电，现将一带电量为q 的点电荷放在距棒左端为R 的某点.当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大小为多大?探究点三 法拉第圆筒实验请同学仔细观察实验现象，并思考，（1）带有绝缘柄的金属小球与圆筒外壁接触后再与验电器金属小球接触，操作若干次，验电器金属箔片是否张开，这说明了什么问题？（2）带有绝缘柄的金属小球与圆筒内壁壁接触后再与验电器金属小球接触，操作若干次，验电器金属箔片是否张开，这说明了什么问题？（3）处于静电平衡状态下导体上电荷的分布有什么特点？齐贤 集成 求索 创新 百川东到海,何时复西归？少壮不努力,老大徒伤悲。
§1.7 静电现象的应用
2．导体上电荷的分布 （1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。 （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。
3．尖端放电 了解了尖端放电现象及其应用。
4．静电屏蔽 了解了静电屏蔽现象及其应用。
原理
气电__离___，_电__离__后的异种离子 与尖端的电荷_中__和__，相当于 导体从尖端失去电荷
时，_内__部__没有电场，因 而金属的外壳会对其_内__部_ 起保护作用，使它_内__部__
不受外部电场的影响
应用 应用：__避__雷__针__是利用尖端放 应用：电学仪器外面有金
电避免雷击的一种设施
A．B、C球都带电 B．B球不带电，C球带电 C．让C球接地后，B球带负电 D．C球接地后，A球壳空腔中场强为零
6．有一绝缘空心金属球A，带有4×10－6C的正电荷，一个有 绝缘柄的金属小球B，带有2×10－6C的负电荷，若把B球跟A
球的内壁相接触，如图所示，则B球上电量为＿＿0＿＿C，A 球上电荷量为＿2×＿＿10＿-6 C，分布在＿外＿表＿面＿。
E内=0
E
当内部合场强为零时，即E’=E时，电荷不再发生定 向移动。
静电平衡状态： 发生静电感应的导体，当感应电荷产生的电场E′和原
电场E在导体内叠加为零，自由电子停止定向移动，这时 导体所处的状态叫静电平衡状态。
－
＋
－ －－
＋
E′
＋ ＋
E
－
＋
－
＋
－
＋
－ －E合=0
＋ ＋
E
－
＋
－
＋
－
＋
静电平衡状态
在50 kV的电压下，铁笼里的学生安然无恙。如果没 有铁笼，会产生什么后果？
1.7静电现象的应用
7静电现象的应用[学习目标] 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件.2.掌握静电平衡状态下的导体特点.3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用.一、静电平衡状态下的导体[导学探究]如图1所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异号电荷.请思考下列问题：图1(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？答案(1)自由电子受外加电场的电场力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动. (2)不能.感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止.[知识梳理]1.静电平衡状态：导体在电场中发生静电感应现象时，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部电场减弱，直至为零，导体内部自由电子不再发生定向移动的状态.2.处于静电平衡状态下导体的特征(1)内部的电场处处为零.(2)外部表面附近任何一点的场强方向必定与这点的表面垂直.(3)整个导体是个等势体，它的表面是个等势面.3.静电平衡时，导体上的电荷分布特点：(1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面.(2)在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷.[即学即用]判断下列说法的正误.(1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零.(√)(2)静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，导体的电势也为零.(×)(3)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场为0，所以处于静电平衡的导体内部电场处处为0.(√)(4)静电平衡时，导体内的自由电子不再运动.(×)二、尖端放电静电屏蔽[导学探究](1)避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？(2)处于静电平衡状态的导体，其内部场强处处为零，若导体是空心的，则空心部分的场强怎样？静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？答案(1)导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正、负电荷分离.这个现象叫做空气的电离.中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子.这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子.那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，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.(2)空心部分场强为零.静电屏蔽是利用“处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零”，即使内部有自由电子，受到的电场力也为0，自由电子不发生定向移动.[知识梳理]1.空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离的现象.2.尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象.3.静电屏蔽：金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响，壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳(网)的这种作用叫做静电屏蔽.4.尖端放电和静电屏蔽的应用、防止：(1)尖端放电：①应用：避雷针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光滑会减少电能的损失.(2)静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连. [即学即用]判断下列说法的正误.(1)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地.(×)(2)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开.(×)(3)飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地.(√)(4)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，目的是铜丝衣服有屏蔽作用，使体内场强为零.(√)一、静电平衡的理解及应用1.处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E 0和感应电荷产生的电场E ′的合场强为0，即E 0＝－E ′.2.孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0.3.处于静电平衡的导体是等势体，表面是等势面，所以导体表面的电场线应与导体表面垂直. 例1 长为l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图2所示.当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P 处产生的电场强度大小等于________，方向为________.图2答案kq(R ＋l 2)2向左 解析 导体棒在点电荷＋q 的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任何一点都有两个电场，即外电场：＋q 在该点形成的电场E 0；附加电场：棒上感应电荷在该点形成的电场E ′，达到静电平衡状态时E ′＝E 0.题中所求的即为E ′，于是我们通过上述等式转化为求E 0.于是E ′＝E 0＝kq(R ＋l 2)2.E ′和E 0方向相反，即方向向左.针对训练1 (多选)如图3所示，带负电的点电荷旁有一接地大金属板，A 为金属板内的一点，B 为金属板左侧外表面上的一点，下列关于金属板上感应电荷在A 点和B 点的场强方向判断正确的是( )图3A.感应电荷在A 点的场强沿E 1方向B.感应电荷在A点的场强沿E2方向C.感应电荷在B点的场强可能沿E3方向D.感应电荷在B点的场强可能沿E4方向答案BC解析金属板内的电场强度处处为0，则感应电荷的电场与点电荷的电场等大反向，即感应电荷在A点的场强沿E2方向，选项B正确；金属板表面的电场强度垂直表面向外，即为感应电荷的电场与点电荷的电场的合场强，则感应电荷在B点的场强可能沿E3方向，选项C 正确.二、静电平衡导体的电荷分布1.净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷.2.感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，近异远同，如图4甲所示.3.净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示.甲乙图4例2如图5所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内并接触，其结果可能是()图5A.只有球壳外表面带正电B.球壳的内表面带负电，外表面带正电C.球壳的内、外表面都带正电D.球壳的内表面带正电，外表面带负电答案 A解析小球与球壳接触构成一个新导体，它的电荷量都分布在新导体的外表面，即只有球壳外表面带正电，A对，B、C、D错.针对训练2(多选)如图6所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是()图6A.用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B.用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C.用绝缘导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触D.使验电器A靠近B答案BCD解析A项中取电棒先和B的内壁接触后，由于B的内壁本身没有电荷，所以再接触A时验电器箔片不张开；B项中可以使取电棒带电，从而使A带电；C项中用绝缘导线实际上是将验电器A和B连成了一个导体，A因接触而带电；D项中是感应起电.所以B、C、D项正确.三、静电屏蔽的理解及应用例3如图7所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡状态后，则()图7A.B的空腔内电场强度为零B.B不带电C.B的外表面带正电D.B的内表面带负电答案 D解析因为金属壳的外表面接地，所以外表面无感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，则B的内表面带负电，D对，B、C错；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，由电场叠加知，电场线的方向由A指向B，所以空腔内电场强度不为零，A错.静电屏蔽的两种情况针对训练3 (多选)如图8所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A 放在不带电的金属空心球壳B 内(与内壁不接触).外加一个水平向右的场强为E 的匀强电场，对于最后的结果，下列判断正确的是( )图8A.B 的右端带正电，A 向左偏B.B 的右端带正电，A 不偏左也不偏右C.B 的左端带正电，A 向右偏D.B 的左端带负电，A 不偏左也不偏右 答案 BD解析 导体空腔处于外电场中时，由于静电感应的作用，导体球壳的左端将感应出负电荷，右端将感应出正电荷，而导体空腔内部完全不受外加电场的影响，故A 不会偏转，故A 、C 错误，B 、D 正确.故选B 、D.1.请用学过的电学知识判断下列说法正确的是( ) A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 C.小鸟停在单根高压输电线上会被电死D.打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险答案 B解析电工穿绝缘衣容易产生大量的静电，反而比较危险，选项A错误.塑料油桶会因摩擦而带电，因为塑料是绝缘材料，不能把电导走，所以塑料油桶内易产生火花导致塑料油桶爆炸，选项B正确.小鸟停在单根高压输电线上时，加在小鸟两腿间的电压非常小，小鸟不会被电死，选项C错误.打雷时，待在汽车里，汽车的金属外壳起到静电屏蔽的作用，而木屋没有静电屏蔽作用，所以待在汽车里比待在木屋里要安全，选项D错误.故选B.2.如图9所示，在一电场强度为E的匀强电场中放一金属空心导体，图中a、b分别为金属导体内部与空腔中的两点，则()图9A.a、b两点的电场强度都为零B.a点电场强度为零，b点不为零C.a点电场强度不为零，b点为零D.a、b两点电场强度均不为零答案 A3.(多选)如图10所示，B是带有绝缘支架的空腔带电金属球壳，A是验电器，A、B相距较远，导线C的一端接验电器的金属球，下列现象正确的是()图10A.将C的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔张开B.将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔张开C.将C的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔不张开D.将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔不张开答案AB4.如图11所示，点电荷A和B带电荷量分别为3.0×10－8C和－2.4×10－8C，彼此相距6cm.若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1cm的金属球壳，求球壳上感应电荷在O点处产生的电场强度.(静电力常量k＝9×109N·m2/C2)图11答案 5.4×105N/C ，方向由O 指向A解析 ＋q 1在O 点的场强大小为E 1＝k q 1(d 2)2＝3×105N/C ，方向由O 指向B ；－q 2在O 点的场强大小为E 2＝k q 2(d 2)2＝2.4×105N /C ，方向由O 指向B ；设感应电荷在O 点处产生的场强为E 3，由静电平衡条件知E 3＝E 1＋E 2＝5.4×105 N/C ，方向由O 指向A .一、选择题(1～7题为单选题，8～10题为多选题) 1.当导体达到静电平衡时，场强方向的特征是( ) A.外电场E 0消失B.感应电荷产生的附加电场E ′为零C.导体内部的合电场E 为零D.导体表面和内部的合电场均为零 答案 C解析 静电平衡的导体感应场强与原场强大小相等、方向相反，合电场为零.2.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 ′的方向在下图中正确的是( )答案 A解析 感应电荷在盘中A 点激发的附加场强E ′应与－Q 在A 点产生的场强等大反向，故A 正确.3.如图1所示，带电体Q 靠近一个接地空腔正方体导体，空腔里面无电荷，达到静电平衡后，下列物理量中不等于零的是( )图1A.导体空腔内任意点的场强B.导体空腔内任意点的电势C.导体外表面的电荷量D.导体空腔内表面的电荷量答案 C解析静电平衡后导体空腔内任意点的场强为0；电荷分布在导体外表面，空腔内表面的电荷量为0；导体为等势体，接地后电势为0.4.如图2所示为一空腔球形导体(不带电)，现在将一个带正电的小金属球A放入空腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势φ的关系是()图2A.E a>E b>E c，φa>φb>φcB.E a＝E b>E c，φa＝φb>φcC.E a＝E b＝E c，φa＝φb＝φcD.E a>E c>E b，φa>φb>φc答案 D解析画出空腔导体内外的电场线分布如图所示，可以看出E b＝0，但φb＞0，由内向外，电势依次降低，φa＞φb＞φc；由电场线疏密可看出E a＞E c＞E b.5.如图3所示，验电器A不带电，验电器B的上面安装有几乎封闭的金属筒C，并且B的金属箔片是张开的，现手持一个带绝缘棒的金属小球D，使D接触C的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电，这个实验说明了()图3A.C是不带电的B.C的内部是带电的C.C的内部电势为零D.C的内部场强为零答案 D6.如图4所示，A为空心金属球，B为金属球，A、B原来不带电，将另一带正电荷的小球C 从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手接触一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则()图4A.A球带负电荷，B球带正电荷B.A球带负电荷，B球不带电C.A、B两球都带负电荷D.A、B两球都带正电荷答案 B解析首先带正电荷的小球C从A球开口处放入A球中央.根据静电感应现象可知，A球内表面带负电荷，外表面带正电荷.用手接触A相当于把A接地，由大地传导过来的电子与A球外表面正电荷中和，使A球外表面不带电，A球外表面电势为零，此时A球对外起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部.用手接触B时，无电荷移动，B球不带电.当带正电荷的C 球从A球内移走后，A球内表面所带的负电荷移至外表面，所以此时A球带负电荷.由上述可知，选项B正确.7.一带有绝缘底座的空心金属球壳A带有4×10－8C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球与球壳A内壁接触，如图5所示，则A、B带电荷量分别为()图5A.Q A＝1×10－8C，Q B＝1×10－8CB.Q A＝2×10－8C，Q B＝0C.Q A＝0，Q B＝2×10－8CD.Q A＝4×10－8C，Q B＝－2×10－8C答案 B解析B与A接触后，静电荷全部跑到外表面，内壁电荷量为零，故B带电荷量为零，A带电荷量为正、负电荷电荷量之和，即Q A＝2.0×10－8C.8.如图6所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则()图6A.球壳内壁带负电B.球壳外壁带正电C.球壳外壁不带电D.若将接地线去掉再移去正电荷，球壳外壁带负电答案ACD解析球壳内正电荷产生电场，使球壳处于静电平衡状态，在球壳的内表面出现等量异种电荷，球壳的外表面出现等量同种电荷，当球壳接地时，不论内表面接地还是外表面接地，待稳定后球壳的电势必定为零.球壳的外表面无感应电荷，球壳外也没有静电场，这就是接地导体壳的静电屏蔽作用，故A、C选项正确.若将接地线去掉再移去球壳内正电荷时，球壳内表面的负电荷就会分布到球壳的外表面上，内壁不再带电.故D选项正确.9.如图7所示，一导体AB在点电荷Q的电场中发生静电感应，下列说法正确的是()图7A.导体中M、N两点的电场强度相等B.感应电荷在M点产生的场强大于感应电荷在N点产生的场强C.如果在AB间用一导线连接，则导线中将有电流产生D.N点的电势大于M点的电势答案AB解析处于静电平衡状态的导体内部各点的合场强为零，故A正确；感应电荷的场强与点电荷Q的电场强度大小相等，而点电荷Q在M点产生的场强大于在N点产生的场强，故感应电荷在M点产生的场强大于感应电荷在N点产生的场强，B正确；处于静电平衡状态的导体是一个等势体，故C、D错误.10.如图，四组静电实验中，能使左边的验电器的金箔张开的是()答案AC二、非选择题11.如图8所示，在两个带等量异种电荷的绝缘导体球之间，对称地放着两个相同的导体ab、cd，则：图8(1)当用导线将a、b连接起来时，导线中有无电流通过？若有，方向如何？(2)当用导线将a、c连接起来时，导线中有无电流通过？若有，方向如何？答案(1)无(2)有由a→c解析导体ab、cd处于静电场中，已达到静电平衡状态，ab、cd均各自为一个等势体，但因ab靠近正电荷，cd靠近负电荷，所以导体ab的电势要高于cd的电势，我们也可在正、负电荷之间画一条由左向右的电场线，也易判断导体ab的电势比导体cd的电势高.当用导线将a、b连接起来时，无电流通过.当用导线将a、c连接起来时，将会有电流从a流向c. 12.如图9所示，在不带电的半径为R的导体球附近一点A处，从无穷远处移来一点电荷，点电荷的电荷量为＋q，若A点到球面的距离为L，当达到静电平衡时，导体球上的感应电荷在球心O处产生的场强大小等于多少？其方向如何？图9答案k q(L＋R)2由O指向A解析点电荷＋q在球心处产生的电场的场强大小E＝k q(L＋R)2，方向由A指向O，则球面上感应电荷在球心O处产生的电场场强大小E′＝E＝kq(L＋R)2，方向由O指向A.。
1.7静电现象的应用ppt
（2）金属导体中的自由电荷是什么？
（3）将金属导体放入电场中自由电子怎样移动？
1、静电感应现象
放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场 力的作用下作定向移动，致使导体的两端分别出现 等量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。
【思考】
（1）电子是否会一直这样定向移动下去？ （2）最终会出现怎样的结果？
2、静电平衡
发生静电感应时,当导体内的自由电子不再 发生定向移动的状态，叫做静电平衡状态。
【思考】静电平衡的条件是什么？ E内 0
3. 处于静电平衡状态下导体的特点
◆ 内部的场强处处 为零； ◆ 导体是个等势体，其表面是个等势面； ◆ 电荷分布于外表面； ◆ 外型越尖锐处，电荷分布越密。
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3.把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一个 带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生 接触，达到静电平衡后，则（ ） A. 球壳B的空腔中场强处处为零。 B. 球壳B不带电。 C. 球壳B的内，外表面电势相等。 D. 球壳B的电势为零。
小结
1 . 什么是静电平衡状态 2 . 静电平衡状态下导体的特点 3 . 静电平衡时,导体上电荷分布特点 4 . 静电屏蔽现象及应用
E合=0
+ + +
E0
处于静电平衡的导体有两种
• 处于电场中的原来不带电的导体 • 孤立的带电导体
例1：如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一 带电量为q的点电荷放在距棒左端为R的某点.当达 到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生 的场强的大小为多大?
4. 静电屏蔽
金属导体在静电平衡状态下，内部场强处处为 零，所以置于内体内部空腔内的物体一定不受外界 电场的影响，导体的这种作用叫静电屏蔽。
物理：1.7《静电现象的应用》基础知识讲解课件(新人教版选修3-1)
一、静电平衡导体的电荷分布特点 1．内外表面分布不同，电荷都分布在外表面，导 ．内外表面分布不同，电荷都分布在外表面， 体内部没有电荷. 体内部没有电荷 2．受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大. ．受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大 3．“远近端”电荷的电性相反，电量相等. ． 远近端”电荷的电性相反，电量相等
ห้องสมุดไป่ตู้
2．静电平衡的实质 ． 导体发生了静电感应现象， 导体发生了静电感应现象 ， 感应电荷在导体内部 产生一个附加电场E′，跟外加电场E反向 反向， 产生一个附加电场 ，跟外加电场 反向 ，使自由电荷 同时又受到F′＝ E′q的电场力 ， 随着导体两端的感应电 的电场力， 同时又受到 ＝ 的电场力 荷不断积累， 逐渐增大 逐渐增大， 荷不断积累 ， E′逐渐增大， 当 E′＝E时， 导体内合场强 ＝ 时 为零，自由电荷所受合力为零， 为零，自由电荷所受合力为零，这时导体中无自由电荷 定向移动，即导体达到了静电平衡状态 定向移动，即导体达到了静电平衡状态.
第七节 静电现象的应用
学习目标： 知道静电平衡现象 知道静电平衡现象， 学习目标 ： 1.知道静电平衡现象 ， 理解处于静电 平衡状态的导体的特点. 平衡状态的导体的特点 2．通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分 ． 布特点. 布特点 重点难点： 重点难点 ： 尖端放电和静电屏蔽的原因及在实际 中的应用. 中的应用 易错问题：对外电场、 感应电场、 易错问题 ： 对外电场 、 感应电场 、 合电场的关系 认识不清. 认识不清
3．两种情况 ． (1)金属壳内部不受外部影响 金属壳内部不受外部影响 如图1－ － 甲所示 使带电的金属球靠近验电器， 甲所示， 如图 －7－3甲所示，使带电的金属球靠近验电器， 由于静电感应，验电器的箔片张开， 由于静电感应，验电器的箔片张开，这表示验电器受到 了外电场的影响. 了外电场的影响
2014高考物理一轮复习选修1.7静电现象的应用课件(精)
二、导体上电荷的分布 内部 没有电荷，电荷只分布在导体的_______ 外表面 。 (1)导体_____ (2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷 越大 ，_____ 凹陷 的位置几乎没有电荷。 量)_____
【想一想】如图所示，把一个带正电的小球放 入原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带 电？ 提示：不带电。将带正电的小球放于金属球壳 内部后，它们组成一个新的金属导体，而电荷 只分布于导体的外表面。
相反。
静电屏蔽的两种情况
【探究导引】 如图是两种静电屏蔽袋，观察图，思考以下问题：
(1)什么材料适合制作静电屏蔽袋？
(2)静电屏蔽后，内部场强、电势都为零吗？
(3)为什么一些精密电表的外壳是由金属材料制成？
【要点整合】
【特别提醒】(1)接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生 影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响。 (2)空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电 场对腔外空间产生影响。
2.静电平衡状态
导体在电场中发生静电感应现象，感应电荷的电场与原电场叠
等于0 ，导体内的自由电子不再 加，使导体内部各点的合电场______
发生定向移动 的状态。 _____________
3.静电平衡状态的特征 处处为零 。 (1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强_________ (2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方 垂直 。 向必跟该点的表面_____ 等势体 导体的表面为__ 等 (3)处于静电平衡状态的整个导体是个_______, 势面 。 _____
三、尖端放电和静电屏蔽 1.电离 很大 ，附近的场强_____ 很强 ，空气中的带电 导体尖端的电荷密度_____ 分离 的现 粒子剧烈运动，使空气分子被撞“散”而使正负电荷_____ 象。 2.尖端放电 导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖 中和 ，相当于导体从尖端失去电荷的现象。 端的电荷_____ 3.静电屏蔽 处处为零 ，外电场对壳内 静电平衡时，导体壳内空腔里的电场_________ 不会产生影响。
1.7静电现象的应用PPT课件
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四、静电屏蔽现象2021/3/ Nhomakorabea211
静电屏蔽实验
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静电屏蔽的应用
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静电屏蔽的应用
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观察电荷在导体表面上的分布
结论2:电荷在导体表面的分布是不均匀的:
1、突出的位置，电荷比较集中；
2、平坦的位置，电荷比较稀疏；
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课堂练习
• 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
O
R
L
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感谢您的阅读收藏，谢谢！
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2021/3/132、内凹的位置，几乎无电荷分布。
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几种避雷针
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网络
新闻 英科学家表演"特技" 触摸百万伏高压电
两位英国科学家在伦 敦进行一次危险的电力学 表演。其中一名科学家将 把另一位科学家关进一个 铁笼子里，然后用数百万 伏特的电流对其进行电击。 鉴于表演的危险性，两名 科学家事先都买好了价值 1200万英镑的保险。
电场特别强，它会导致一个重要的后果， 就是尖端放电。
在强电场作用下，物体曲率大的地方
(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附
近，等电位面密，电场强度剧增，致使这
里空气被电离而产生气体放电现象，称为
1.7-静电现象的应用
3．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放 一个正点电荷。图中的哪一个能正确表示其电场 分布的情况 ( )B
4．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q 的点电荷，用E表示球壳外任一点的场 强，则( D ) A．当＋Q在球壳中央时，E＝0 B．不论＋Q在球壳内何处，E一定为零 C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E ＝0 D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内 何处，E一定为零
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
B N
A M
P
• 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？
5．有一绝缘空心金属球A，带有4×10－6 C
的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B，带有 2×10－6C的负电荷，若把B球跟A球的内壁相 0 接触，如图所示，则B球上电量为＿＿＿＿ C， A球上电荷量为＿＿＿＿ 2X10-6 C，分布在＿＿＿＿。 外表面
5．如图所示，在真空中有两个点电荷A和B， 电荷量分别为－Q和＋2Q，它们相距L。如 果在两点电荷连线的中点O有一个半径为 r(2r＜L)的空心金属球，且球心位于O点， 则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小＿ ＿＿＿ A 12KQ/L2 方向＿＿＿＿ B
•人长得高还是一件非常痛苦的事情．
二，人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨 步电压”造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近， 两点间很大的电势差，如若人的两脚分得很开，分 别接触相距远的两点，则两脚间形成较大的电位差， 有强电流通过人体使人受伤害，所以： •做女人好，穿高跟鞋更好~~
高中物理 1.7 静电现象的应用配套课件 新人教版选修31
等势面。 ③表面处的电场强度不为零,表面处的电场强度方向跟导体表面
垂直。
第三页，共24页。
2.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,电荷只分布在导体的 表面。 (2)在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积上的电荷量) 越大,凹陷的位置几乎没有电荷。
3 .接 地 金 属 壳 的壳内 电荷分 布不影 响壳外 的电场 。但这 并不 是说 壳 内 电 荷 不 在壳外 空间产 生电场 ,而是 壳内电 荷与壳 内表面 的感应电荷 在 壳 外 空 间 的合电 场强度 处处为 零。
第十八页，共24页。
当堂检测
1.每到夏季,我省各地纷纷进入雨季,雷雨等强对流天气频繁发生。当我 们遇到雷雨天气时,一定要注意避防雷电。下列说法正确的是( ) ①不宜使用无防雷措施的电器或防雷措施不足的电器及水龙头 ②不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙,远离带电设备 ③固定电话和手提电话均可正常使用 ④在旷野,应远离树木和电线杆
第十六页，共24页。
迁移与应用 2
如图所示为一空腔球形导体(不带电),现 在将一个带正电的小金属球 M 放入空腔中, 当静电平衡时,图中 A、B、C 三点的电场强度 大小 E 和电势 φ 的关系是( )
A.EA>EB>EC,φA>φB>φC B.EA=EB>EC,φA=φB>φC C.EA=EB=EC,φA=φB>φC D.EA>EC>EB,φA>φB>φC 答案:D 解析:画出空腔导体内外的电场线分布(图略),可以看出 EB=0,但 φB>0,由内向外电势依次降低,φA>φB>φC;由电场线疏密可看出 EA>EC>EB。处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零,导体是一个等 势体,但其电势并不一定为零。
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17静电平衡的应用
静电平衡作为物理学的一个分支，由金牛奎尔在1806年提出，包含诸如电荷、电场、声学波和分子运动等方面的研究内容，它主要研究电荷在某些条件下保持平衡所产生作用
的变化。
20世纪以来，随着物理学研究以及能源及环境污染问题的突出，静电平衡在电力、声学、核技术等领域的应用也逐渐凸显出来。
一方面，静电平衡用于电力学研究领域：由于静电的产生，容易造成计算机的系统中
出现串锁和虚火花现象，从而降低计算机系统的性能，如能源耗散、延迟时间增加等。
在
这种情况下，静电平衡的应用可以看出它对电磁干扰抑制的特效，使电子系统能够运行得
更加稳定。
另一方面，静电平衡还有用于声学学研究领域：静电场中左右两声道形成一个扩散场，因此，调整静电场可以调整声音的频谱或谐波频率。
在音乐放大器以及专业音频系统中，
通过检测声源到扩散点端的静电场的强度，总算出声源到扩散点端的音量，从而使声音更
加柔和、丰富，可以实现音频室内分贝的衰减及波形的控制等。
此外，还有一些实际的应用，比如核技术领域，静电场可以被用来分离细胞、病毒片
段等微小物体，也可以用来清除电力发电机的灰尘，磁感应加工机床等，还有在市场营销
领域，运用静电平衡技术可以消除市场上假冒伪劣产品的出现，进而实现品牌营销的良好
效果。
总之，静电平衡在电力、声学、核技术及市场营销等领域有广泛的应用，它能够实施
把先进的理论应用到实践的场合中，进而实现对机械设备，生物物质等的有效分离，并减
少来自环境的噪音和机械上引起的困扰，从而提升生产、研究以及营销市场的效率。