人教版选修3-117-静电现象的应用课件.ppt

1、1.7静电现象的应用静电现象的应用理解静电平衡状态及特点理解静电平衡状态及特点知道静电平衡时导体上电荷的分布特点知道静电平衡时导体上电荷的分布特点了解生活中的静电现象及应用了解生活中的静电现象及应用兼谈电场中的导体兼谈电场中的导体在带电的鸟笼里，鸟儿为什么仍能安全无恙？在带电的鸟笼里，鸟儿为什么仍能安全无恙？运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地面，这又是为什么呢？在地面，这又是为什么呢？一、静电感应和静电平衡状态一、静电感应和静电平衡状态1.1.静电感应现象：静电感应现象：2 2静电平衡状态静电平衡状态 处于电场中的导体，由于处于电场中的导体

2、，由于电场力电场力的的作用，电荷出现作用，电荷出现重新分布重新分布的现象。的现象。导体中导体中(包括表面上包括表面上)没有电荷没有电荷定向移动定向移动的状态。的状态。静电平衡实质静电平衡实质(1)(1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的

3、定向移动停止。止。(2)(2)静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E E合合0 0。3 3静电平衡状态的特征静电平衡状态的特征(1)(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零处处为零。(2)(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的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向必跟该点的表面场强方向必跟该点的表面垂直垂直。(3)(3)处于静电平衡状态的整个导体是个处于静电平衡状态的整个导体是个等势体等势体，导体的表，导体的表面为面为等势面等势面。二、导体上电荷的分布二、导体上电荷的分布1.1.

4、处于静电平衡状态的导处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只体内部没有电荷，电荷只分布在导体的分布在导体的外表面上外表面上。2 2在导体表面，越尖锐在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度的位置，电荷的密度(单单位面积的电荷量位面积的电荷量)越大越大，凹陷的位置凹陷的位置几乎没有几乎没有电电荷。荷。如果如果导体内部导体内部还有净余还有净余有有电荷，电荷，导体中就有电场，导体中就有电场，场强就不等于零，自由场强就不等于零，自由电电荷荷就会做定向运动，就会做定向运动，导体也就没有达到导体也就没有达到静电平衡状态静电平衡状态1.1.尖端导体附近的空气电离：尖端导体附近的空气电离：在导体尖端强电场的作用

5、下，使空气分子中的在导体尖端强电场的作用下，使空气分子中的正负电荷正负电荷分离，这种现象叫做空气的电离。分离，这种现象叫做空气的电离。三、尖端放电三、尖端放电2 2尖端放电尖端放电由于导体尖端的由于导体尖端的电荷密度电荷密度很大，其附近电场很大，其附近电场很强很强，使周围，使周围中性空气分子电离，变成带电离子，这些带电粒子在强电中性空气分子电离，变成带电离子，这些带电粒子在强电场加速下，会使更多的空气分子电离，产生大量的场加速下，会使更多的空气分子电离，产生大量的带电粒带电粒子子，与导体尖端的电荷符号相反的粒子被，与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引吸引到尖端，跟到尖端，跟尖端上的电荷尖端上的

6、电荷中和中和，这相当于尖端，这相当于尖端失去失去电荷，这个现象叫电荷，这个现象叫尖端放电。尖端放电。3 3应用和防止应用和防止(1)(1)应用：应用：避雷针避雷针:是利用尖端放电避免雷击的一种设施。是利用尖端放电避免雷击的一种设施。(2)(2)防止：防止：减少电晕现象减少电晕现象：高压设备中导体的高压设备中导体的表面尽量表面尽量光滑光滑会减少电能的损失。会减少电能的损失。高压设备周围高压设备周围的放电现象叫的放电现象叫做做电晕现象电晕现象四、静电屏蔽四、静电屏蔽1.1.定义：当金属外壳达到静电平衡时，定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部内部没有没有电场，因而金属的外壳会对其电场，因而金属的外壳

7、会对其内部内部起保护作用，使它起保护作用，使它内部内部不受不受外部电外部电场场影响的现象叫做静电屏蔽。影响的现象叫做静电屏蔽。实质实质：静电屏蔽实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的静电屏蔽实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场电场“挡挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已。场并存，矢量和为零而已。2 2、两种静电屏蔽、两种静电屏蔽(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：把验电器靠近带电体，箔片会张开

8、，但如果把验电器如图：把验电器靠近带电体，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内，再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩置于金属网罩内，再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩内不受外电场的影响。内不受外电场的影响。(2)(2)接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷q q。由于静。由于静电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷。其电场电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷。其电场线如图线如图(甲甲)所示，当把导体壳接地后，所示，当把导体壳接地后，q q在壳内的电场在壳内的电场

9、对壳外空间就没有影响了，如图对壳外空间就没有影响了，如图(乙乙)所示。所示。特别提醒特别提醒(1)接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产接地的空腔导体，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。影响。(2)空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，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。腔内电场对腔外空间产生影响。3 3应用应用:电学仪器外面有电学仪器外面有金属壳金属壳，野外高压线上方还有，野外高压线上方还有两条导线两条导线与大地相连，都是利用静电屏蔽现象消除外电与大地相

10、连，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。场的影响。例例1、一个带有绝缘底座的空心金属球壳一个带有绝缘底座的空心金属球壳A上均匀带有上均匀带有4108C的正电荷，有绝缘柄的金属小球的正电荷，有绝缘柄的金属小球B上带有上带有2108C的负电荷，使的负电荷，使B球与球壳球与球壳A内壁接触。如图所内壁接触。如图所示，则示，则A、B带电荷量分别为带电荷量分别为()AQA1108C，QB1108CBQA2108C，QB0CQA0，QB2108CDQA4108C，QB2108C解析：解析：由于由于A、B带异种电荷，接触以后，要先中和掉一部带异种电荷，接触以后，要先中和掉一部分电荷，中和以后可以把分电荷，中

11、和以后可以把A、B看做一个整体，对于这个整体来看做一个整体，对于这个整体来说，由于静电平衡它的内壁和说，由于静电平衡它的内壁和B球将无净电荷的分布。所以球将无净电荷的分布。所以QA2108C，QB0。B例例2、某农村小塑料场的高频热合机产生的电磁波频率和电、某农村小塑料场的高频热合机产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未接通有线电视信号，空中视信号频率接近，由于该村尚未接通有线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看。为了使电视机不受干扰，可采取的办法是正常收看。为了使电视机不受干扰，可采取的办法是()

12、A将电视机用一金属笼子罩起来将电视机用一金属笼子罩起来B将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地C将高频热合机用一金属笼子罩起来将高频热合机用一金属笼子罩起来D将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地D解析：解析：为了使电视机能接收电磁波信号，但又不接收高频为了使电视机能接收电磁波信号，但又不接收高频热合机产生的电磁波，应将高频热合机产生的电磁波信号屏热合机产生的电磁波，应将高频热合机产生的电磁波信号屏蔽，而接地金属笼子具有屏蔽内电场的作用，故选项蔽，而接地金属笼子具有屏蔽内电场的作用，故选

13、项D正确。正确。1、在点电荷、在点电荷Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，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若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘中P点所激点所激发的附加场强发的附加场强E的方向在图中正确的是的方向在图中正确的是()对静电平衡的理解及应用对静电平衡的理解及应用解析：解析：由于金属圆盘处于静电平衡状态，金属圆盘内各点合场由于金属圆盘处于静电平衡状态，金属圆盘内各点合场强为零，所以感应电荷的场强与点电荷的场强等大反向。又因为点强为零，所以感应电荷的场强与点电荷的场强等大反向。又因为点电荷的电场沿电荷的电场沿P点与点

14、电荷的连线指向点电荷，所以感应电荷产生点与点电荷的连线指向点电荷，所以感应电荷产生的电场方向沿的电场方向沿P点与点电荷的连线向外。选项点与点电荷的连线向外。选项A正确正确A 如图所示，水平放置的金属板正上方有一固定的正如图所示，水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷点电荷Q，一表面绝缘的带电的小球，一表面绝缘的带电的小球(可视为质点且不影响可视为质点且不影响Q的的电场电场)，从左端以初速度，从左端以初速度v0滑上金属板，沿光滑的上表面向右运滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端，在该运动的过程中动到右端，在该运动的过程中()A小球做匀速直线运动小球做匀速直线运动B小球做先减速，后加速的运动

15、小球做先减速，后加速的运动C小球的电势能保持不变小球的电势能保持不变D电场力对小球所做的功为零电场力对小球所做的功为零ACD解析解析：水平放置的金属板处于点电荷水平放置的金属板处于点电荷Q的电场中而达到静的电场中而达到静电平衡状态，是一个等势体，其表面电场线处处与表面垂直，电平衡状态，是一个等势体，其表面电场线处处与表面垂直，所以小球运动时只在竖直方向上受力的作用，在水平方向上不所以小球运动时只在竖直方向上受力的作用，在水平方向上不受力的作用，故带电小球受力的作用，故带电小球(表面绝缘，电荷量不变表面绝缘，电荷量不变)在导体表面在导体表面滑动时，电场力不做功，故小球做匀速直线运动，所以滑动时，

16、电场力不做功，故小球做匀速直线运动，所以A、C、D选项正确。选项正确。下图中下图中P是一个带电体，是一个带电体，N是一个不带电的是一个不带电的金属空腔，在哪些情况下，放在绝缘板上的小纸屑金属空腔，在哪些情况下，放在绝缘板上的小纸屑(图中图中S)不会被吸引不会被吸引()静电屏蔽现象的分析与应用静电屏蔽现象的分析与应用解析：解析：小纸屑是绝缘体，当处于电场中时，虽不会像导体一样小纸屑是绝缘体，当处于电场中时，虽不会像导体一样出现电荷的定向移动，但内部的极性分子也会在电场力的作用下移出现电荷的定向移动，但内部的极性分子也会在电场力的作用下移动，使异种电荷一端更靠近施感电荷，因而也会受到施感电荷的吸动

17、，使异种电荷一端更靠近施感电荷，因而也会受到施感电荷的吸引力。引力。A中由于静电屏蔽，中由于静电屏蔽，P的电场影响不到导体的电场影响不到导体N的内部，即的内部，即N内内部无电场，所以部无电场，所以S不会被吸引，不会被吸引，A正确。正确。B中中N没有接地，没有接地，P的电场会的电场会影响到影响到N的外部，即的外部，即S处有电场，处有电场，S会被吸引。会被吸引。C中中P和和S都处于导体都处于导体N的外部，的外部，S处有电场，会被吸引。处有电场，会被吸引。D中中N被接地，内部电场不影响被接地，内部电场不影响导体外部，即导体外部，即S处无电场，不会被吸引，处无电场，不会被吸引，D正确。正确。AD 如图

18、如图 所示，用起电机使金属鸟笼带电，站在金属架上所示，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鸟的脚爪与金属架绝缘B鸟与笼电势相同，无电势差鸟与笼电势相同，无电势差C鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面D起电机使笼带电，笼的电势不会很高起电机使笼带电，笼的电势不会很高解析：解析：由于金属鸟笼的静电屏蔽作用，使得鸟笼内部场强为由于金属鸟笼的静电屏蔽作用，使得鸟笼内部场强为零，电荷分布在笼的外表面，零，电荷分布在笼的外表面，C正确；处于静电平衡状态的鸟正确；处于静电平衡状态

19、的鸟笼是一个等势体，其上各点电势都相等，故笼是一个等势体，其上各点电势都相等，故B正确；鸟的脚爪正确；鸟的脚爪与金属架不是绝缘的，与金属架不是绝缘的，A错误；起电机使鸟笼带电，电势可以错误；起电机使鸟笼带电，电势可以达到很高，达到很高，D错误。错误。BC 静电静电喷涂利用了电荷之间的相互作用，其喷涂原理如图所喷涂利用了电荷之间的相互作用，其喷涂原理如图所示，则下列说法正确的是示，则下列说法正确的是()A涂料微粒一定带正电涂料微粒一定带正电B涂料微粒一定带负电涂料微粒一定带负电C涂料微粒可能带正电，也可能带负电涂料微粒可能带正电，也可能带负电D喷嘴与工件之间的电场为匀强电场喷嘴与工件之间的电场为

20、匀强电场静电现象的应用与防止静电现象的应用与防止解析：解析：根据电荷间的相互作用特点结合题目中现象图分析。根据电荷间的相互作用特点结合题目中现象图分析。静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上，而达到喷涂的目的，喷嘴与工件之间的电场是非匀强到工件上，而达到喷涂的目的，喷嘴与工件之间的电场是非匀强电场，选项电场，选项D错误；由题图知，待喷涂工件带负电，所以涂料微错误；由题图知，待喷涂工件带负电，所以涂料微料应带正电，选项料应带正电，选项A正确，正确，B、C错误。错误。A随着人们生活水平的提高，各种家用电器日益走入我们

21、的居随着人们生活水平的提高，各种家用电器日益走入我们的居家生活，而家用电器所产生的静电荷会被人体吸收并积存起家生活，而家用电器所产生的静电荷会被人体吸收并积存起来，加之居室内墙壁和地板多属绝缘体，空气干燥，因此更来，加之居室内墙壁和地板多属绝缘体，空气干燥，因此更容易受到静电干扰。由于老年人的皮肤相对年轻人干燥以及容易受到静电干扰。由于老年人的皮肤相对年轻人干燥以及老年人心血管系统的老化、抗干扰能力减弱等因素，因此老老年人心血管系统的老化、抗干扰能力减弱等因素，因此老年人更容易受静电的影响。心血管系统本来就有各种病变的年人更容易受静电的影响。心血管系统本来就有各种病变的老年人，静电更会使病情加

22、重。过高的静电还常常使人焦躁老年人，静电更会使病情加重。过高的静电还常常使人焦躁不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。我们平时生活中就应不安、头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽。我们平时生活中就应当采取措施，有效防止静电，下列可行的是当采取措施，有效防止静电，下列可行的是()室内要勤拖地、勤洒些水要勤洗澡、勤换衣服室内要勤拖地、勤洒些水要勤洗澡、勤换衣服选择柔软、光滑的化纤类衣物尽量避免使用化纤地毯选择柔软、光滑的化纤类衣物尽量避免使用化纤地毯和塑料为表面材料的家具和塑料为表面材料的家具AB C DC解析：解析：室内要保持一定的湿度，室内要勤拖地、勤洒些室内要保持一定的湿度，室内要勤拖地、勤洒些水；要勤洗

23、澡、勤换衣服，以消除人体表面积聚的静电荷。对水；要勤洗澡、勤换衣服，以消除人体表面积聚的静电荷。对于老年人，应选择柔软、光滑的棉纺织衣物，尽量不穿化纤类于老年人，应选择柔软、光滑的棉纺织衣物，尽量不穿化纤类衣物，以使静电的危害减少到最低限度；尽量避免使用化纤地衣物，以使静电的危害减少到最低限度；尽量避免使用化纤地毯和以塑料为表面材料的家具，以防止摩擦起电。毯和以塑料为表面材料的家具，以防止摩擦起电。易错点：易错点：对处于静电平衡状态下的导体理解不透导致错误对处于静电平衡状态下的导体理解不透导致错误案例：案例：如图所示，如图所示，B是带有绝缘支架的空腔是带有绝缘支架的空腔带电金属球壳，带电金属球

24、壳，A是验电器，是验电器，A、B相距较远，导线相距较远，导线C的一端接验电器的一端接验电器的金属球。下列现象正确的是的金属球。下列现象正确的是()A将将C的另一端与的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔张开的外壳接触，验电器的金属箔张开B将将C的另一端与的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔张开的内表面接触，验电器的金属箔张开C将将C的另一端与的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔不张开的外壳接触，验电器的金属箔不张开D将将C的另一端与的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔不张开的内表面接触，验电器的金属箔不张开AB易错案例剖析易错案例剖析易错选项易错选项错误原因错误原因D认为认为B的内壳

25、不带电，的内壳不带电，C的另一端与的另一端与B的内壳接的内壳接触时验电器不带电，金属箔不张开，易漏选触时验电器不带电，金属箔不张开，易漏选B项，错选项，错选D项。项。易错分析：易错分析：本题易错选项及错误原因分析如下：本题易错选项及错误原因分析如下：正确解答：正确解答：假设假设B B带正电，则正电荷应分布在带正电，则正电荷应分布在B B的外的外表面上，不管表面上，不管C C接接B B的外壳还是内表面，验电器的金属的外壳还是内表面，验电器的金属球导电杆和金属箔通过导线球导电杆和金属箔通过导线C C与与B B就构成一个整体，因就构成一个整体，因平衡状态下带电体电荷只分布在外表面上，由于验电平衡状态下带电体电荷只分布在外表面上，由于验电器在器在B B的外部，也就成了这个整体的外表面的一部的外部，也就成了这个整体的外表面的一部分。因此，无论分。因此，无论C C的另一端与的另一端与B B什么地方接触，验电器什么地方接触，验电器一定带电，故一定带电，故A A、B B正确。正确。正确答案：正确答案：AB