《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》PPT課件

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(dòng) 處處為零 等勢(shì)體 等勢(shì)面 等勢(shì)體 二、導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)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(chǎng)很強(qiáng)，帶電粒子在 的作用下劇烈運(yùn)動(dòng)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(hào)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(méi)有電荷越大密度強(qiáng)電場(chǎng)分離吸引中和失去電荷沒(méi)有 三、靜電屏蔽1定義：把一個(gè)電學(xué)儀器放在 的金屬殼里，即使殼外有電場(chǎng)，由于保持為零，外電場(chǎng)對(duì)殼內(nèi)的儀器也不會(huì) 的現(xiàn)象2實(shí)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(chǎng)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(wèn)題時(shí)，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(diǎn)來(lái)處理這類問(wèn)題“遠(yuǎn)近觀”是指：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，離場(chǎng)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(wú)感應(yīng)電荷產(chǎn)生，如圖171所示 “整體觀”是指：當(dāng)把兩個(gè)或多個(gè)原來(lái)彼此絕緣的導(dǎo)體接觸或用導(dǎo)線連接時(shí)，就可把它們看做是一個(gè)大導(dǎo)體，再用“遠(yuǎn)近觀”判斷它們的帶電情況，如有些問(wèn)題所提到的“用手觸摸某導(dǎo)體”其實(shí)就是導(dǎo)體通過(guò)人體與大地構(gòu)成一個(gè)大導(dǎo)體不要認(rèn)為導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，用導(dǎo)線連接帶電體內(nèi)部時(shí)，小球Q就不帶電，其實(shí)連接后就已成為一個(gè)整體，故小球通過(guò)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(chǎng)影響不到導(dǎo)體外部接地導(dǎo)體的內(nèi)部電場(chǎng)不影響導(dǎo)體外部，是因?yàn)閷?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(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)疊加后合場(chǎng)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(diǎn)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(chǎng)線分布如圖甲所示；當(dāng)把導(dǎo)體球殼接地后，q在殼內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)外部空間就沒(méi)有影響了，此時(shí)的電場(chǎng)線分布如圖乙所示 靜電會(huì)給人們帶來(lái)麻煩，甚至造成危害在印刷廠里，紙張之間摩擦帶電，會(huì)使紙張粘在一起，難于分開(kāi)，給印刷帶來(lái)麻煩；在印染廠里，棉紗、毛線、人造纖維上的靜電會(huì)吸引空氣中的塵埃，使印染質(zhì)量下降靜電對(duì)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(huì)妨礙電子計(jì)算機(jī)的正常運(yùn)行，會(huì)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(huì)點(diǎn)燃某些易燃物質(zhì)，引起爆炸，專門用來(lái)裝汽油、柴油等液體燃料的卡車，在灌油和運(yùn)輸過(guò)程中，燃油與油罐摩擦、撞擊產(chǎn)生的靜電，如果沒(méi)有及時(shí)引走，一旦電荷積累相當(dāng)多，達(dá)到相當(dāng)高的電壓(可達(dá)上千伏)，就會(huì)產(chǎn)生火花放電而引起爆炸雷電將使建筑物和動(dòng)植物以及人受到致命的傷害，引起火災(zāi)醫(yī)院手術(shù)臺(tái)上，靜電火花會(huì)引起麻醉爆炸煤礦里，靜電火花會(huì)引起瓦斯爆炸航天工業(yè)里，靜電放電會(huì)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(jiàn)不鮮 【典例1】 如圖175所示，長(zhǎng)為l的導(dǎo)體棒水平放置，原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電量為q的點(diǎn)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(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)等于多少？方向如何？ 借題發(fā)揮(1)當(dāng)外電場(chǎng)、導(dǎo)體在電場(chǎng)中的位置或?qū)w的形狀發(fā)生變化時(shí)：感應(yīng)電荷的分布會(huì)迅速變化，很快達(dá)到新的平衡(2)靜電平衡時(shí)，感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與外電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)為零 【變式1】 如圖176所示，點(diǎn)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(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處放一個(gè)半徑為1 cm的金屬球殼，求球殼感應(yīng)電荷在該中點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)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(diǎn)電荷Q，一表面絕緣的帶正電小球(可視為質(zhì)點(diǎn)且不影響Q的電場(chǎng))，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(dòng)到右端，在該運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()A小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)B小球先做減速運(yùn)動(dòng)，后做加速運(yùn)動(dòng)C小球的電勢(shì)能保持不變D靜電力對(duì)小球所做的功為零 解析由于金屬板處于點(diǎn)電荷Q形成的電場(chǎng)中，達(dá)到靜電平衡后，金屬板的上表面是一個(gè)等勢(shì)面，表面上電場(chǎng)線是豎直向下的，所以小球受到重力、支持力、向下的電場(chǎng)力，合力為零，故小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)電場(chǎng)力對(duì)小球不做功答案ACD借題發(fā)揮靜電平衡的導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表面為等勢(shì)面，等勢(shì)面與電場(chǎng)線又是始終垂直，故任何電荷在導(dǎo)體表面移動(dòng)時(shí)電場(chǎng)力都不做功 【變式2】 (2010汕頭高二檢測(cè))如圖178所示，帶正電的導(dǎo)體球A置于原來(lái)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(diǎn)，b為導(dǎo)體A和B之間的一點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是()Aa、b、c三點(diǎn)的電勢(shì)都相等Ba點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，但電勢(shì)最高Cb點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零，但電勢(shì)大于零Da、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)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(chǎng)線分布為由A指向B，所以abc，Eb0，B項(xiàng)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(diǎn)間加高壓電源時(shí)，金屬管內(nèi)空氣電離，電離出的電子在電場(chǎng)力的作用下運(yùn)動(dòng)，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(shuō)法正確的是()AN接電源的正極BM接電源的正極C電場(chǎng)強(qiáng)度EBEAD電場(chǎng)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(shuō)明管壁帶正電荷，N接電源正極將金屬棒與金屬管壁看做電容器，則其內(nèi)部電場(chǎng)線分布情況如右圖所示由圖可知金屬棒附近的B點(diǎn)處電場(chǎng)線較密，而靠近金屬管壁的A點(diǎn)處電場(chǎng)線較疏，故B處電場(chǎng)強(qiáng)度比A處電場(chǎng)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(wèn)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(shí)會(huì)對(duì)地面人員帶來(lái)危害及火災(zāi)隱患，因此飛機(jī)降落時(shí)要及時(shí)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(huì)給車間帶來(lái)火災(zāi)隱患，為防止火災(zāi)發(fā)生，其中安全措施之一就是車間保持濕度，從而通過(guò)濕潤(rùn)的空氣及時(shí)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(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)的計(jì)算1(2010溫州高二檢測(cè))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(shuō)法中正確的是()AB端的感應(yīng)電荷越來(lái)越多B導(dǎo)體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大C導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大于在N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)D導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M、N兩點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)相等答案AC AC棒的電勢(shì)一定高于D棒的電勢(shì)B若用導(dǎo)線將C棒的x端與D端的y端連接起來(lái)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(chǎng)線方向可知A、B、C、D的電勢(shì)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(shì)低的D棒流向電勢(shì)高的C棒，這時(shí)C與D已通過(guò)導(dǎo)線連接為一個(gè)導(dǎo)體了，靜電平衡后，它們的電勢(shì)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(shí)，一部分自由電子從低于大地電勢(shì)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(tái)高二檢測(cè))電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，下列說(shuō)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(shì)為零C電工被銅絲衣服所包裹，使體內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零D銅線電阻小，能對(duì)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(shí)，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(lái)這樣，外部電場(chǎng)就不會(huì)影響到人體，從而避免了感應(yīng)電場(chǎng)對(duì)人體的傷害故選項(xiàng)C正確答案C