《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》PPT課件

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1、7 靜 電 現(xiàn) 象 的 應(yīng) 用 1知道什么是靜電平衡狀態(tài)，理解處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特性2知道什么是靜電屏蔽及其有關(guān)應(yīng)用3知道導(dǎo)體上電荷的分配規(guī)律4了解尖端放電現(xiàn)象. 疊加 減弱 移動 處處為零 等勢體 等勢面 等勢體 二、導(dǎo)體上電荷的分布特點1導(dǎo)體內(nèi)部 凈電荷，凈電荷分布在導(dǎo)體的 2在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度 ，凹陷的位置幾乎3尖端放電(1)空氣的電離：導(dǎo)體尖端電荷 很大，電場很強(qiáng)，帶電粒子在 的作用下劇烈運(yùn)動撞擊空氣分子，從而使空氣分子的正負(fù)電荷 的現(xiàn)象(2)尖端放電：所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被 而奔向尖端，與尖端上的電荷 ，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端 的現(xiàn)象外表面沒有

2、電荷越大密度強(qiáng)電場分離吸引中和失去電荷沒有 三、靜電屏蔽1定義：把一個電學(xué)儀器放在 的金屬殼里，即使殼外有電場，由于保持為零，外電場對殼內(nèi)的儀器也不會 的現(xiàn)象2實現(xiàn)靜電屏蔽不一定要用密封的金屬容器， 也能起到屏蔽作用. 封閉殼內(nèi)場強(qiáng)產(chǎn)生影響金屬網(wǎng) (2)靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體帶電的分析方法在處理具體問題時，往往感到不能靈活運(yùn)用，可以用“遠(yuǎn)近觀”及“整體觀”的觀點來處理這類問題“遠(yuǎn)近觀”是指：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，離場源電荷較近和較遠(yuǎn)的兩端感應(yīng)出等量的異種電荷，而導(dǎo)體的中間部分因感應(yīng)電荷較少，可認(rèn)為無感應(yīng)電荷產(chǎn)生，如圖171所示 “整體觀”是指：當(dāng)把兩個或多個原來彼此絕緣的導(dǎo)體接觸或用導(dǎo)線連接時，

3、就可把它們看做是一個大導(dǎo)體，再用“遠(yuǎn)近觀”判斷它們的帶電情況，如有些問題所提到的“用手觸摸某導(dǎo)體”其實就是導(dǎo)體通過人體與大地構(gòu)成一個大導(dǎo)體不要認(rèn)為導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，用導(dǎo)線連接帶電體內(nèi)部時，小球Q就不帶電，其實連接后就已成為一個整體，故小球通過導(dǎo)線得到了電荷，如圖172所示 (2)接地導(dǎo)體的內(nèi)部電場影響不到導(dǎo)體外部接地導(dǎo)體的內(nèi)部電場不影響導(dǎo)體外部，是因為導(dǎo)體外部的感應(yīng)電荷都被排斥入地，在只有施感電荷和內(nèi)壁感應(yīng)出的異種電荷的情況下，兩部分電荷在導(dǎo)體外部任何一點的場強(qiáng)疊加后合場強(qiáng)為零如圖174所示，如果一封閉的導(dǎo)體球殼內(nèi)部空間有一點電荷q.由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體球殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷，其電場線

4、分布如圖甲所示；當(dāng)把導(dǎo)體球殼接地后，q在殼內(nèi)的電場對外部空間就沒有影響了，此時的電場線分布如圖乙所示 靜電會給人們帶來麻煩，甚至造成危害在印刷廠里，紙張之間摩擦帶電，會使紙張粘在一起，難于分開，給印刷帶來麻煩；在印染廠里，棉紗、毛線、人造纖維上的靜電會吸引空氣中的塵埃，使印染質(zhì)量下降靜電對現(xiàn)代高精密度、高靈敏度的電子設(shè)備頗有影響，帶靜電很多的人，會妨礙電子計算機(jī)的正常運(yùn)行，會因火花放電擊穿電子儀器的某些器件 靜電的最大危害是，放電火花會點燃某些易燃物質(zhì)，引起爆炸，專門用來裝汽油、柴油等液體燃料的卡車，在灌油和運(yùn)輸過程中，燃油與油罐摩擦、撞擊產(chǎn)生的靜電，如果沒有及時引走，一旦電荷積累相當(dāng)多，達(dá)到

5、相當(dāng)高的電壓(可達(dá)上千伏)，就會產(chǎn)生火花放電而引起爆炸雷電將使建筑物和動植物以及人受到致命的傷害，引起火災(zāi)醫(yī)院手術(shù)臺上，靜電火花會引起麻醉爆炸煤礦里，靜電火花會引起瓦斯爆炸航天工業(yè)里，靜電放電會干擾航天器的運(yùn)行，甚至?xí)斐苫鸺托l(wèi)星的發(fā)射失敗在石化工業(yè)，因靜電引起的事故屢見不鮮 【典例1】 如圖175所示，長為l的導(dǎo)體棒水平放置，原來不帶電，現(xiàn)將一帶電量為q的點電荷放在距離棒左端R處，當(dāng)棒達(dá)到靜電平衡后，棒上感應(yīng)電荷在棒的中點處產(chǎn)生的場強(qiáng)等于多少？方向如何？ 借題發(fā)揮(1)當(dāng)外電場、導(dǎo)體在電場中的位置或?qū)w的形狀發(fā)生變化時：感應(yīng)電荷的分布會迅速變化，很快達(dá)到新的平衡(2)靜電平衡時，感應(yīng)電荷產(chǎn)

6、生的電場與外電場在導(dǎo)體內(nèi)部的合場強(qiáng)為零 【變式1】 如圖176所示，點電荷A和B帶電荷量分別為3.0108 C和2.4108 C，彼此相距6 cm.若在兩點電荷連線中點O處放一個半徑為1 cm的金屬球殼，求球殼感應(yīng)電荷在該中點處產(chǎn)生的電場強(qiáng)度 答案5.4105 N/C方向由O指向A 【典例2】 如圖177所示，水平放置的金屬板正上方放有一固定的正點電荷Q，一表面絕緣的帶正電小球(可視為質(zhì)點且不影響Q的電場)，從左端以初速度v0滑上金屬板，沿光滑的上表面向右運(yùn)動到右端，在該運(yùn)動過程中()A小球做勻速直線運(yùn)動B小球先做減速運(yùn)動，后做加速運(yùn)動C小球的電勢能保持不變D靜電力對小球所做的功為零 解析由于

7、金屬板處于點電荷Q形成的電場中，達(dá)到靜電平衡后，金屬板的上表面是一個等勢面，表面上電場線是豎直向下的，所以小球受到重力、支持力、向下的電場力，合力為零，故小球做勻速直線運(yùn)動電場力對小球不做功答案ACD借題發(fā)揮靜電平衡的導(dǎo)體是一個等勢體，表面為等勢面，等勢面與電場線又是始終垂直，故任何電荷在導(dǎo)體表面移動時電場力都不做功 【變式2】 (2010汕頭高二檢測)如圖178所示，帶正電的導(dǎo)體球A置于原來不帶電的空腔導(dǎo)體球B內(nèi)，a、c分別為導(dǎo)體A、B內(nèi)的點，b為導(dǎo)體A和B之間的一點，下列說法正確的是()Aa、b、c三點的電勢都相等Ba點的場強(qiáng)為零，但電勢最高Cb點的場強(qiáng)為零，但電勢大于零Da、b、c三點的

8、場強(qiáng)都為零解析A球帶正電，不帶電的空腔B可以理解為導(dǎo)體的靜電平衡，故E aEc0，空腔內(nèi)壁感應(yīng)電荷為負(fù)，外壁感應(yīng)電荷為正空腔內(nèi)的電場線分布為由A指向B，所以abc，Eb0，B項正確答案B 【典例3】 如圖179所示為靜電除塵示意圖，在M、N兩點間加高壓電源時，金屬管內(nèi)空氣電離，電離出的電子在電場力的作用下運(yùn)動，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負(fù)電荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的煙就清潔了，就此示意圖，下列說法正確的是()AN接電源的正極BM接電源的正極C電場強(qiáng)度EBEAD電場強(qiáng)度EBEA 解析電子附在煤粉上，使煤粉帶上負(fù)電荷，煤粉若能吸附在管壁上，說明管壁帶正電荷，N接電源正極將金屬棒與金屬管壁看

9、做電容器，則其內(nèi)部電場線分布情況如右圖所示由圖可知金屬棒附近的B點處電場線較密，而靠近金屬管壁的A點處電場線較疏，故B處電場強(qiáng)度比A處電場強(qiáng)度大，即EBEA.答案AC借題發(fā)揮認(rèn)真審題，挖掘隱含條件是分析解決問題的重要技能 【變式3】 在下列措施中，能將產(chǎn)生的靜電盡快導(dǎo)走的是()A飛機(jī)輪子上搭地線B印染車間保持濕度C復(fù)印圖片D電工鉗柄裝有絕緣套 解析飛機(jī)在飛行中與空氣摩擦?xí)r，飛機(jī)外表面聚集了大量靜電荷，降落時會對地面人員帶來危害及火災(zāi)隱患，因此飛機(jī)降落時要及時導(dǎo)走機(jī)身聚集的靜電，采取的措施是在輪胎上安裝地線或用導(dǎo)電橡膠制造輪胎；在印染工作車間也同樣容易產(chǎn)生靜電，靜電會給車間帶來火災(zāi)隱患，為防止火

10、災(zāi)發(fā)生，其中安全措施之一就是車間保持濕度，從而通過濕潤的空氣及時導(dǎo)走靜電；在復(fù)印圖片環(huán)節(jié)中，剛好需要應(yīng)用靜電；電工鉗柄裝有絕緣套是防止導(dǎo)電，保護(hù)電工的安全答案AB 感應(yīng)電荷產(chǎn)生電場場強(qiáng)的計算1(2010溫州高二檢測)如圖1710所示，在真空中把一絕緣導(dǎo)體向帶負(fù)電的小球P緩緩靠近(不相碰)，下列說法中正確的是()AB端的感應(yīng)電荷越來越多B導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)越來越大C導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點產(chǎn)生的場強(qiáng)大于在N點產(chǎn)生的場強(qiáng)D導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M、N兩點產(chǎn)生的場強(qiáng)相等答案AC AC棒的電勢一定高于D棒的電勢B若用導(dǎo)線將C棒的x端與D端的y端連接起來的瞬間，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

11、大地D若將B球接地，B所帶的負(fù)電荷還將保留一部分 解析由下圖所示的電場線方向可知A、B、C、D的電勢高低為ACDB.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低的D棒流向電勢高的C棒，這時C與D已通過導(dǎo)線連接為一個導(dǎo)體了，靜電平衡后，它們的電勢相等，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，一部分自由電子從低于大地電勢的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端的近端處，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答案ABD 靜電屏蔽的應(yīng)用3(山東煙臺高二檢測)電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，下列說法正確的是()A銅絲編織的衣服不易拉破B電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電勢為零C電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電場強(qiáng)度為零D銅線電阻小，能對人體起到保護(hù)作用解析高壓線路的檢修人員在進(jìn)行高壓作業(yè)時，要穿上用金屬絲網(wǎng)制成的高壓作業(yè)服，相當(dāng)于把人體用金屬網(wǎng)罩起來這樣，外部電場就不會影響到人體，從而避免了感應(yīng)電場對人體的傷害故選項C正確答案C