人教版2019高中物理必修三第4节静电的防止与利用VIP免费

第4节静电的防止与利用学习目标1.了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特性．2．了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点．3．了解尖端放电、静电屏蔽和静电吸附现象.一、静电平衡1．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加，使导体内部各点的合电场强度等于0，导体内的自由电子不再发生定向移动的状态．2．静电平衡状态的特征：(1)处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0．(2)静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面．二、尖端放电1．电荷分布特点：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，周围的电场强度越大．2．电离：在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离．这个现象叫作空气的电离．3．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，这相当于导体从尖端失去电荷．这种现象叫作尖端放电．4．应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．5．防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失．三、静电屏蔽1．定义：静电平衡时，在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，但由于壳内电场强度保持为0，外电场对壳内的仪器不会产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽．2．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，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响．四、静电吸附1．静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来．2．静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些核心素养形成脉络微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作．3．静电复印：复印机也应用了静电吸附．思维辨析(1)处于静电平衡状态的导体内部任意点的电场强度为零．()(2)静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，导体内部没有电荷．()(3)处于静电平衡状态下的导体内部的自由电荷静止不动．()(4)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．()(5)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．()提示：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×深度思考如图所示，将一不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的匀强电场中．(1)导体ABCD内部自由电子怎样移动？电子的移动最终会出现怎样的结果？(2)在问题(1)中导体上感应电荷在导体内某点产生的电场强度多大？提示：(1)①将呈电中性状态的金属导体放入电场强度为E0的静电场中，导体内自由电子便受到与电场强度E0方向相反的电场力作用，如图甲所示．②自由电子要向电场E0的反方向做定向移动，并在导体的一个侧面聚集，使该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现“过剩”的等量的正电荷，导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷，如图乙所示．③等量异种电荷在导体内部形成与电场强度E0反向的电场强度E′，在导体内任一点的电场强度可表示为E内＝E0＋E′，因附加电场E′总与外电场E0方向相反，叠加的结果削弱了导体内部的电场，随着导体两侧感应电荷的继续增加，附加电场E′增强，合电场强度E内将逐渐减小，当E内＝0时，自由电子的定向移动也就停止了，这时就达到了静电平衡状态，如图丙所示．(2)由于导体内电场强度为零，即感应电荷产生的电场与原电场的合电场强度为零，故E′＝－E0.对静电平衡的理解问题导引如图所示，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种电荷．请思考下列问题：(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？[要点提示](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．【核心深化】1．处于静电平衡状态的导体内部电场强度为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合电场强度为0，即E0＝－E...