高二物理选修3-1第一章第七节静电现象的应用浅析.ppt

课堂引入 1、电场的最基本的性质是什么？ 对放入其中的电荷有力的作用 2、金属导体的微观结构又有什么特点呢？ 电子 原子核 金属导体内部的外层电子与带正电的原子核间的相互作用比较弱，故容易脱离且在金属内部游离，称为自由电子，金属导体的整体就是由大量的在平衡位置附近做无规则热振动的正离子和无规则热振动的自由电子组成。 那么，若把金属导体放入电场中，又将会出现什么现象呢？ 金属导体内自由电子在电场力作用下将发生定向移动使两端出现不同的电荷分布，从而引起导体的某些新的性质。 课堂引入 导体的静电感应 思考:导体内部正，负电荷分布的特点? 正电荷在平衡位置 附近做无规则的振动 自由电子在做无规则的热运动 思考:把导体放在电场中,正，负电荷的分布会不会发生变化? E F F + + + + + + + + + ？ + + + + + + 一、导体中没有电荷定向移动的状态,叫做静电平衡 思考:导体内为什么没有电荷的定向移动？ 思考.导体内部有没有电荷?导体表面有没有电荷? 导体内部没有电荷； 原因是:外电场与感应电场等值反向,自由电子在这两种效果的共同作用下,合力为零 导体的表面有感应电荷，但不发生定向移动； 1、静电感应：把金属导体放在外电场中，由于导体内自由电子受电场力作用而定向运动，使导体的两个端面出现等量的异种电荷的现象。 2、感应电荷：静电感应现象中，导体的不同部分出现的净电荷。 导体的静电感应 导体内部感应电荷产生了与外电场相反的电场 静电平衡状态下导体的电场 1、静电平衡状态：静电感应中当E外=-E感时，自由电子定向移动停止时的状态。 特征一：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零，即 E内=E外-E感=0 特征二：处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。 特征三：处于静电平衡状态的导体，内部无电场线分布，外部的电场线与导体表面垂直。 导体上电荷的分布 法拉第圆筒实验 初态：B带电，A不带电 导体上电荷的分布 特征四：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外表面。 特征五：处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面尖端（半径小或曲率大）电荷分布密度大（即单位面积电荷量多），故尖端电场强度大，而凹陷的位置几乎没有电荷。 尖端放电 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，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。 2、那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。 3、应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 避雷针 高压设备 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。 静电屏蔽实验 罩上金属网罩 导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。 静电屏蔽实例 静电屏蔽的特技表演 ?----触摸百万伏高压电 　网络新闻：两位英国科学家将在伦敦进行一次危险的电力学表演。根据表演计划，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。 静电屏蔽的应用 1、电学仪器和电子设备外面的金属罩，通讯电缆外面所包的一层铅皮，可以防止外电场的干扰； 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。 静电屏蔽的应用 科学漫步 雷火炼殿 静电屏蔽的另一种形式 金属罩接地后，地上的自由电子，沿导线向上移动，把金属罩外部的正电荷中和，结果，小球的电场被控制在金属罩的内部，外部不再受影响。 3．两种情况 (1)金属壳内部不受外部影响 如图1－7－3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，这表示验电器受到了外电场的影响. 图1－7－3