【本讲教育信息】
一. 教学内容：
第七节静电现象的应用
第八节电容器的电容
二. 教学重点、难点
1. 了解导体导电机制、静电平衡状态、静电感应现象；理解电场
中处于静电平衡状态下导体的特点；了解静电屏蔽现象及其应用。
着重理解静电场中静电平衡状态下导体的特性，即其电荷分布、电
场分布、电势等。
2. 知道什么是电容器及常见的电容器；知道电场能的概念，知道
电容器充电和放电时的能量转换；理解电容器电容的概念及定义式，并能用来进行有关的计算；知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系；掌握平行板电容器的决定式并能运用其讨论有关
问题。重点掌握电容器的概念、定义式及平行板电容器的电容。
三. 要点解析
1. 静电感应现象及静电平衡
（1）现象解释：将呈电中性状态的金属导体放入场强为E0的静电场中，导体内自由电子便受到与场强E0方向相反的电场力作用，除了做无规则热运动，自由电子还要向电场玩的反方向作定向移动，图1—4一l （a）所示，并在导体的一个侧面集结，使该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现“过剩”的等量的正电荷图l一4—1（b）所示。在电场
中的导体沿着电场强度方向两个端面出现等量异种电荷，这种现象叫做静电感应。
（2）导体静电平衡条件：E内=0
由于静电感应，在导体两侧出现等量异种电荷，在导体内部形成与场强E0向的场强E'，在导体内任一点的场强可表示为E内=E0+E′。
因附加电场E′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继续增加，附加电场E′增强，合场强E内将逐渐减小。当E内=0时，自由电子的定向运动也停止了。如图1—4—1（c）。
说明：
①导体静电平衡后内部场强处处为零，是指电场强度E0，与导体两端感应电荷产生的场强E′的合场强为零。
②金属导体建立静电平衡状态的时间是短暂的。
③静电平衡时，电荷在导体表面的分布往往是不均匀的，越是尖锐的地方，电荷分布越密，附近电场强度越大。
（3）导体静电平衡时，有如下特点：
①导体内部处处场强为零。假设内部场强不为零，那么自由电荷必定受到电场力的作用，在电场力的作用下发生定向移动，说明导体尚未
达到静电平衡．导体内部场强为零，是外加电场E0与感应电荷产生的电场E′相互叠加的结果，即E0+ E′=0 （E′与E0大小相等，方向相反）。
②导体表面处场强与表面垂直，假如不是这样，场强就有一个沿导体表面的分量，导体上的自由电荷就会发生定向移动，这就不是平衡状态了。
③电荷只分布在导体表面外。因为导体内部的场强处处为零，导体内部就不可能有未被抵消的电荷。假如内部某处有静电荷，在它附近的场强就不可能为零。
2. 静电屏蔽
处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。因此，可以利用金属外壳或者金属网封闭某个区域，使得该区域不受外部电场的影响，这一现象叫做静电屏蔽。
静电屏蔽包括两种情况：
（1）金属壳内部不受外部影响
如图l—4—2（a）图所示，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。
如果事先用金属网罩把验电器罩住，如图1—4—2（b）图所示，验电器的箔片就不张开，即使把验电器和金属网罩连接起来，箔片也不张
开。这表明金属网罩能把外电场挡住，使罩内不受外电场的影响。
（2）接地得封闭导体壳，内部电场对外部没影响。
如一封闭的争体壳内部空间某点有一点电荷+q。由于静电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷。其电场线如图1—4—3（a）所示，当把导体壳接地后，+q在壳内的电场对壳外空问就没有影响了，如图l 一4—3（b）所示。
我们可以这样理解这一现象：
当壳内有+q电荷时，壳内空间有电场。其电场线由+q出发，应终止于负电荷，故壳内壁就感应出负电荷，因+q不在球壳中心，而电场线要与处于静电平衡的导体表面垂直。故壳内的电场线就如图1—4—3（a）所示，每条都与内表面垂直。
球壳外壁出现等量的正电荷，这些正电荷也要在周围空间产生电场，其电场线都由这些正电荷出发。而电场线又要与球壳表面垂直，只有沿半径方向的射线才与球壳表面垂直，故这些电场线就好像从球心发出的一样，均匀地向四周射出。从而导致壳外表面感应的正电荷均匀地分布在壳外表面。就表现出图1—4—3（a）所示的情况，若+q置于球心，则球壳对+q在壳外电场无影响。
当把球壳接地后，壳外表面感应的正电荷在电场力作用下流入大地
（实际是大地的电子在电场力作用下通过接地的导线流到壳面上与壳外表面的正电荷中和），使球壳外表面没有电荷，壳外空间就没有电场了。壳内+q的电场没受到任何影响。这样就出现图1—4—3（b）所示的情况。
3. 解与电场中的导体有关的问题的方法
解与电场中的导体有关的问题时，要考虑电场中的导体静电平衡时，导体内部场强为零，导体是等势体，导体表面是等势面，表面场强垂直表面，导体带电，电荷分布在外表面，还应该根据导体中电荷受力情况和电势因素进行综合考虑。
4. 电容器——电容
（1）基本结构：由两块彼此绝缘互相靠近的导体组成。
（2）带电特点：两板电荷等量异号，分布在两板相对的内侧。
（3）板间电场：两板之间形成匀强电场（不考虑边缘效应），场强大小E=U／d，方向始终垂直板面。
充电与放电：使电容器带电叫充电；使充电后的电容器失去电荷叫放电。充电过程实质上是电源逐步把正电荷从电容器的负极板移到正极板的过程。由于正、负两极板间有电势差，所以电源需要克服电场力做功。正是电源所做的这部分功以电能的形式储存在电容器中，放电时，这部分能量又释放出来。
电容器带电量是一个极板上带电量的绝对值。
击穿电压与额定电压：加在电容器两极上的电压如果超过某一极限，电介质将被击穿而损坏电容器，这个极限电压叫击穿电压；电容器长期
工作所能承受的电压叫做额定电压，它比击穿电压要低。
（1）定义：使电容器两极板间的电势差增加1V所需要增加的电量。
电容器两极板间的电势差增加lV所需的电量越多，电容器的电容越大：反之则越小。
定义式：C=，式中C表示电容器的电容，Q表示电容器带电量。
电容器定义还可以：C=，式中ΔQ是极板上电量的变化，ΔU 是相应电压变化。
电容的单位：法拉F、微法拉μF和皮法拉pF，1F=106μF=1012p f。
（2）物理意义：表征电容器容纳（储存）电荷本领的物理量。
5. 电容器电容大小的决定因素——平行板电容器
电容大小与两级的正对面积、两极板的间距以及两极板间的介质有关。
体现电容量的变化的
（1）电容：平行板电容器的电容与两板的正对面积s成正比，与两
板间距d成反比，与充满两板间介质的介电常数ε成正比，C=。
注意：上式虽不要求进行定量计算，但用此式进行定性分析很方便。
（2）板间场强：充电后的平行板电容器板间形成匀强电场，场强
E=，其中U是两板间电势差，d为两板间距离。
6. 两类典型电容器问题的求解方法
（1）平行板电容器充电后，继续保持电容器两极板与电池两极相连
接，电容器的d、s、ε变化，将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化?
这类问题由于电容器始终连接在电池上，因此可根据下列几式讨论C、Q、E的变化情况。
C=∝Q==U∝，E===∝
（2）平行板电容器充电后，切断与电池的连接，电容器的d、s、ε变化，将引起电容器的C、Q、U、E怎样变化?
这类问题由于电容器充电后，切断与电池的连接，使电容器带电量不变，可根据下列几式讨论C、U、E的变化情况。
C=∝U=∝E=== ∝
而另外，还可以认为一定量的电荷对应着一定数目的电场线，若电量不变，则电场线数目不变，当两板间距变化时，场强不变；当两板正对面积变化时，引起电场线的疏密程度发生了改变，如图l一7—1所示，电容器的电量不变，正对面积减小时。场强增大。
电容器中带电粒子的平衡及运动问题。
7. 电容器的应用
在生活中，电容器的应用十分广泛．如照相机的电子闪光灯能发出强烈的闪光就是利用电容器放电完成的．电容器可测水位，也被用在高能物理实验或工程中．有的话筒中也有用到电容器。
【典型例题】
[例1] 如图l一4—4所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q，a、b 点是金属板右侧表面附近的两点，其中a到+Q的距离较小。下列说法正确的是（）
A. 由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电
B. 由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电
C. 整个导体，包括表面上的a、b点，是一个等势体，且电势等于零
D. a、b两点的电场强度不为零，且a、b两点场强方向相同，但a 点的场强比b点的场强要强（大）一些
解析：金属板若不接地，右侧表面将有感应的负电荷，左侧表面将有感应的等量正电荷。现金属板接地，正电荷通过接地导线移向大地，静电平衡时左侧表面不带电，整个金属板的电势都为零。所以选项A错误，选项B、C正确。
金属板接地时，右侧表面上仍有感应负电荷，而且a点附近的电荷面密度（单位表面面积的电荷量）比b点附近的电荷面密度要大些，场强要强（大）些，电场线也密一些；整个金属板是等势体，右侧表面是
等势面，电场线与等势面垂直，可见a、b两点的场强方向都垂直指向右侧面，方向相同，选项D也正确．
答案：B、C、D
[例2] 长为l的导体棒原来不带电，现将一带电量为+q的点电荷放在距棒左端R处，如图l—4—6所示。当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强大小等于，方向为。
解析：导体棒在点电荷+q的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任何一点都有两个电场，即外电场──+q在该点形成的电场E0，附加电场──棒上感应电荷在该点形成的电场E′，达到静电平衡时E′=E0，题中所求的即为E′，于是我们通过上述等式转化为求E0。
棒的中点距离+q为r=R+l／2，于是E′=E0=。
E′和E0方向相反，方向向左。
同理，我们还能求棒中其他点的附加电场的场强。
[例3] 如图1—7—2所示，A、B为平行金属板，两板相距为d，分别与电源两极相连，两板的中央各有一小孔M和N，今有一带电质点，自A 板上方相距为d的P点由静止自由下落（P、M、N在同一竖直线上），
空气阻力忽略不计，到达N孔时速度恰好为零，然后沿原路返回。若保持两极板间的电压不变，则（）
A. 把A板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回
B. 把A板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N 孔继续下落
C. 把B板向上平移一小段距离，质点自P点自由下落后仍能返回
D. 把B板向下平移一小段距离，质点自P点自由下落后将穿过N 孔继续下落
解析：平行金属板与电源两极相连，则两极板间电势差U保持不变．带电质点由P运动到N的过程中，重力做功与电场力做功相等。
即2mgd－qU=0。若把A板上移，假设能到N孔，则2mgd—qU=，v N=0，说明刚好能到N孔，然后又返回。A对。
若把A板向下移，同理，也应能到N点，然后返回。B错
若把B板向上平移，假设能达N孔，则因d’<2d，故，mgd’一
qU=<0，说明不能运动到N孔，在N孔之上就可返回。C对。
若把B板向下移一小段距离。假设能达N孔，则因d′>2d，mgd′
一qU=>0，说明能达N孔，且还有向下的速度，即会继续下落，D对。故答案为A、C、D
点评：此题注意用假设法分析求解。
[例4] 如图1—7—4所示，电源电压恒定，则接通开关s的瞬间，通过电阻R的电流方向是从到；平行板电容器充电稳定后，在将两板间距离增大的过程中，通过R的电流方向是从到；如果电容器充电平衡后，先断开s，再将两板间距离增大，在此过程中，R上电流通过（填“有”或“无”）。
解析：电容器在充、放电过程中，电路中将有电流，电流方向即为正电荷的定向移动方向。在接通S瞬间，电容器被充电，上极板带正电，下极板带负电，故电流方向由A到B；稳定后，将两板距离增大，根据C∝，电容减小，电容器带电量Q=CU，因为U不变，所以电量Q 减小，即电流方向由B到A；将开关断开后，因为电容器带电量不变，所以无论如何调节板间距离，均无电流通过。
【模拟试题】
1. 一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图1一4—5所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直
径上a、b、c三点的场强大小分别为E a、E b、Ec，三者相比，则（）
A. E a最大
B. E b最大
C. Ec最大
D. E a=E b=E c
2. 如图1—4—7所示，A为空心金属球，B为金属球，将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手摸一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则（）
A. A球带负电，B球带正电
B. A球带负电，B球不带电
C. A、B两球都带负电
D. A、B两球都带正电
3. 如图1—4—8所示，在孤立点电荷+Q的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态。若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘A内做出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线（用实线表示，要求严格作图）。
4. 如图1—7—3是电容式话筒的示意图，它是利用电容制作的传感器，话筒的振动膜前面镀有薄薄的金属层，膜后距膜几十微米处有一个金属
板，振动膜上的金属层和这个金属板构成电容器的两极，在两极间加一电压U，人对着话筒说话时，振动膜前后振动，使电容发生变化，导致话筒所在电路中其他量发生变化，使声音信号被话筒转化为电信号，其中导致电容变化的原因可能是电容器两板间的（）
A. 距离变化
B. 正对面积变化
C. 介质变化
D. 电压变化
5. 图l一7—12中有关固定电容器的电荷量（Q）、电压（U）、电容（C）的关系曲线正确的是（）
6. 如图1—7—5是一种通过测量电容器电容的变化，来检测液面高低的仪器原理图，电容器的两个电极分别用导线接到指示器上，指示器可显示电容的大小，下列关于该仪器的说法中正确的有（）
A. 该仪器中电容的两个电极分别是芯柱和导电液体
B. 芯柱外套的绝缘管越厚，该电容器的电容越大
C. 如果指示器显示出电容增大了，则说明容器中液面升高了
D. 如果指示器显示出电容减小了，则说明容器中液面升高了
7. 如图1—7—6所示，先接通S使电容器充电，然后断开s。当增大两极板间距离时，电容器所带电量Q、电容C、两板间电势差U、电容器两极板间场强的变化情况是（）
A. Q变小，C不变，U不变，E变小
B. Q变小，C变小，U 不变，E不变
C. Q不变，C变小，U变大，E不变
D. Q不变，C变小，U 变小，E变小
8. 21世纪，智能机器人将走进千家万户，各种各样的传感器是智能机器人的核心部分之一。传感器是一种将感受的物理量（如光、热、力、声等）转换成便于测量的量（一般是电学量）。如图1—7—1l所示是一种测定压力的电容式传感器，当待测压力（F）作用于可动膜片电极上时，可使膜片产生压力发生形变，引起电容的变化。将电容器、灵敏电流汁和直流电源串联，接成闭合电路时，那么：
①当F向上压膜片电极时，电容将减小②当F向上压膜片电极时，电容将增大③若电流计有示数，则压力发生变化④若电流计有示数，则压力F不发生变化，以上各项中正确的有（）
A. ①③
B. ②③
C. ①④
D. ②④
9. 如图1—7—9所示的实验装置中，平行板电容器的极板A与一灵敏的静电计相接，极板B接地。若极板B向上移动一点，由观察到的静电计指针变化作出平行板电容器电容变小的结论的依据是
A. 两极板间的电压不变，极板上的电量变小
B. 两极板间的电压不变，极板上的电量变大
C. 极板上的电量几乎不变，两极板间电压变小
D. 极板上的电量几乎不变，两极板间的电压变大
10. 如图1—7一10所示，相距为d，水平放置的两平行金属板a、b的电容量为C，开始时两板均不带电，a板接地且中央有孔现将带电量为q、质量为m的带电液一滴一滴地从小孔正上方h处无初速度的滴下，
竖直落到b板上层，电荷全部给b板吸收（重力加速度为g，不计阻力），试求：
（1）能够到达b板的液滴数不会超过多少?
（2）若能够到达b板的液滴数为k，第k+l滴液滴将如何运动?
【试题答案】
1. C 解析：处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零。静电平衡的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN 在这一点形成的电场的场强等大反向。比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN在这三点的场强。由于c点离MN最近，故MN在c点的场强最大，感应电荷在c点场强也最大．正确答案为C 项。
2. B 解析：首先带正电的小球C从A球开口处放入A球中央．根据静电感应现象可知，A球内表面感应带负电荷，外表面感应带正电荷。手接触A相当于A接地，由地面上来的电子与A球表面正电荷中和，使A球外表面不带电。A球外表面电势为零，此时A球对外起静电屏蔽作用，A球内的电场不影响外部。
电子为何从地面流入A球?
因为带正电的A球外表面电势比地面零电势高，手触A后，电子由低电势流向高电势。此时B球电势也为零。手离开A后，只要C球不动，各处场强及电势分布情况不变，所以手接触B时，无电荷移动，所以B球不带电。当带正电的C球从A球内移走后，A球内表面所带的负电荷移至外表面，所以A球带负电。
C球移走后，A球内表面负电荷移至外表面，这是因为：带电导体处于静电平衡状态时，导体内部和空腔内表面均没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。由上述可知，选项B是正确的。
3. 解析：画出感应电荷形成的附加电场在A圆盘内的三每电场线（实
线），如图1—4—9所示。导体A处于静电平衡状态，因此内部每点的合场强都为零，即导体A内的每一点，感应电荷产生的电场强度都与点电荷Q在那点的电场强度大小相等、方向相反，即感应电荷的电场线与点电荷Q的电场线重合，且方向相反。
4. B解析：由此电容器结构可知：该电容器的动片与定片之问角度发生改变时，也就改变了动片与定片之间的正对面积。因而改变电容器的电容．由于电容器电容与两极板问正对面积成正比，正对面积与角度成正比，因此电容也与角度成正比．
5. BD
6. A、C 解析：类似于平行板电容器的结构：导线芯和液体构成电容器的两块电极，导线芯的绝缘层就是极间的电介质，其厚度d相当于两平行板间的距离，进入液体深度h相当于两平行板的相对面积（且h越大，则S越大）；所以d大时C就小，若C大时就表明h大。
7. C 解析：电容器充电后再断开s，其所带电量不变，由C∝可知，
d增大时，C变小。又因U=，所以U变大对于场强E，由于E==
=，所以E===。由以上分析可知，间距d增大，E不变化。
8. B 解析：F向上压膜片电极时，膜片发生形变，板间距离减小，故
电容增大，②对。当F发生变化，形状改变，板间距离改变，电容改变，Q=CU，知电量要变化，就有充电或放电电流，电流计有示数，③对。
9. D 解析：静电计指针的变化表征了电容器两极板电势差的变化在保持电容器带电量Q不变的条件下，若极板B稍向上移动一点，则电容
器的电容C变小，两极板间电势差U=变大。
10. 答案：（1）（2）第（k+1）滴液滴将在板内外做上、下往复运动
解析：设第k滴液滴刚好能到达b板，则第k滴液滴进入两板间时，前（k－1）滴液滴已建立的电场，由Q、C求出U和E，对第k滴液滴应用动能定理即可求解。
（1）前（k－1）滴液滴已建立的电场为：U==，E==
对第k滴液滴应用动能定理有：mg(h+d)一qEd=0，
mg（h+d）－q d=0，k=
（2）由题意，第（k+1）滴液滴进入两板间后做减速运动且已无法到达b板，它所受电场力大于重力，因而将反向跳出a板中央的小孔，然后再无初速度的滴下。所以第（k+1）滴液滴将在板内外做上、下往复运动。
7 静电现象的应用 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点.2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因. 科学探究：1.观察演示实验并对实验现象分析，体会运用所学知识进行分析推理的方法.2.查阅并搜集资料，了解静电屏蔽在技术和生活中的应用. 科学思维：会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的场强. 一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布 1.静电平衡状态：导体中(包括表面上)没有电荷定向移动的状态. 2.静电平衡状态的特征： (1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为0. (2)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垂直. (3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面. 3.导体上电荷的分布： (1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面. (2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷. 二、尖端放电和静电屏蔽 1.空气的电离：导体尖端电荷密度很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，使分子中的正负电荷分离的现象. 2.尖端放电：与导体尖端异号的粒子，由于被吸引，而与尖端上电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象. 尖端放电的应用与防止： (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施. (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失. 3.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响的作用叫做静电屏蔽. 静电屏蔽的应用：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.
静电现象的应用 知识点一：静电平衡的特点 (1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动． (2)静电平衡状态导体的特征 ①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零． （即：外电场E 与导体两端的感应电荷产生的附加电场E ′的合场强为零，E ′＝－E .） ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体，表面是等势面 ④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上． 题型一：对静电平衡的理解 练习1．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是(D ) A ．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B ．导体内部和外表面处的电场均为零 C ．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D ．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 题型二： 感应电荷产生的场强的计算 求解此类问题时应当明确以下两点： (1)处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，其实质是合场强为零． (2)比较感应电荷产生的附加电场的大小、方向时，应以产生外加电场的电荷为研究对象． 练习2:长为l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端R 处，如图1－7－ 3所示．当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场 强度大小等于________，方向 ________. 【答案】 kq R ＋ L 2 2 向 左 练习3:.图中接地金属球A 的半径为R ，球外点电荷的电荷量为Q ，到球心的距离为r 。静电平衡后感应电荷在球心处产生的电场强度大小为( D ) A ．k －k B ．k ＋ C ．0 D ．k 题型三：感应电场电场线的确定 练习4．如图所示，一个方形的金属盒原来不带电，现将一个带电荷量为＋Q 的点电荷放在盒左边附 近，达到静电平衡后，盒上的感应电荷在盒子 内部产生的电场分布情况正确的是( ) 【答案】 C 题型四：静电平衡的导体的电势分布
第七节静电现象的应用 【知识要点】 要点一处理静电平衡的“观点” 1．远近观 “远近观”是指处于静电平衡状态的导体，离场电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分可认为无感应电荷产生．2．整体观 “整体观”是指把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体，再用“远近观”判断它们的带电情况． 要点二静电平衡两种情况的实现方法和其本质是什么？ 1．两种情况 (1)导体内空腔不受外界影响，如图1－7－2甲所示． (2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示． 图1－7－2 2．实现过程 (1)如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽． (2)如图乙，当空腔外部接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用． 3．本质：静电感应与静电平衡. 【例题分析】 一、静电平衡下的导体 【例1】如图所示， 图1－7－一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，它在空 间P点产生的电场强度的大小为E A.在A球球心与P点连线上 有一带负电的点电荷B，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度大小为E B.当A、B同时存在时，根据场强叠加原理，P点的场强大小应为()
A．E B B．E A＋E B C．|E A－E B| D．以上说法都不对 答案 D 解析当带电导体球周围无其他导体或带电体存在时，导体球上的电荷将均匀分布在导体球表面．根据题意，均匀分布在导体球上的电荷在P点产生的场强为E A，当把点电荷放在B点后，虽然导体球所带的总电荷量未变，但因静电感应，导体球上的电荷将重新分布，直到达到静电平衡．这时，导体球上的电荷在P点产生的场强E A′不等于E A.由于点电荷不涉及电荷如何分布的问题，它在P点产生的场强与周围是否存在其他电荷无关，所以仍为E B，当点电荷与导体球A 同时存在时，P点的场强应由E A′与E B叠加而成，而不是由E A与E B叠加，这样就能立即断定A、B、C三个选项都是不对的． 二、静电平衡 【例2】将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属 图1－7－4 空心球C内(不和球壁接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C 靠近，如图1－7－4所示，说法正确的有() A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向 B．A的位置不变，B往右偏离竖直方向 C．A往左偏离竖直方向，B的位置不变 D．A和B的位置都不变 答案 B 解析带正电的小球A放在不带电的空心球C内，通过静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电．因此，金属空心球C和带电小球B带异种电荷，所以B受C球的吸引往右偏离竖直方向．而由于空心球C能屏蔽小球B所产生的外部电场，使小球A不受外电场的作用，所以A的位置不变． 【对点练习】 1.下列措施中，属于防止静电危害的是()
静电现象的应用课时练习题(含答案) 第一章第7节 1．处于静电平衡中的导体，内部场强处处为零的原因是 ( ) A．外电场不能进入导体内部 B．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零 C．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零D．以上解释都不正确答案：C 2．如图1－7－11所示，金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是 ( ) 图1－7－11 解析：选ABD.A图中，由于金属壳发生静电感应，内部场强为零，金属壳起到屏蔽外电场的作用，A对；B图中金属壳同大地连为一体，同A一样，外壳起到屏蔽外电场的作用；C中电荷会引起金属壳内外表面带电，外表面电荷会在壳外空间中产生电场，即金属壳不起屏蔽作用，C错；将金属壳接地后，外表面不带电，壳外不产生电场，金属壳起屏蔽内电场的作用，D对. 3．在点电荷－Q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A点所激发的附加场强E′的方向在图1－7－12中正确的是 ( ) 图1－7－12 答案：A 图1－7－13 4．如图1－7－13所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷.在静电平衡后，下列物理量中等于零的是 ( ) A．导体腔内任意点的场强 B．导体腔内任意点的电势 C．导体外表面的电荷量 D．导体空腔内表面的电荷量解析：选ABD.静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，且内表面不带电，故选项A、D正确.由于导体接地，故整个导体的电势为零，选项B正确.导体外表面受带电体Q的影响，所带电荷量不为零，故选项C不正确. 图1－7－14 5．(2010年北京市东城区抽样测试)某一静电实验装置如图1－7－14所示，验电器A不带电，验电器B的上面安装一个几乎封闭的金属圆桶C，并且B内的金属箔片是张开的，现手持一个带电绝缘柄的金属小球D，使D接触C的内壁，再移出与A的金属小球接触，无论操作多少次，都不能使A带电.这个实验说明了 ( ) A．C是不带电的 B．C的内部是不带电的 C．C的外部是不带电的 D．C的内部场强为零答案：BD 图1－7－15 6．如图1－7－15所示，在球壳内部球心放置带电荷量为＋Q的点电荷，球壳
7．静电现象的应用 教材分析 本节教材是电场知识的应用。静电平衡状态及静电平衡下的导体的特点及导体上电荷的分布情况是本节的重点。教学中要重视两方面的处理：一是重视推理的过程，教学中务必使学生清楚地知道推理过程，这样才能做到不仅知道结论，而且知道这个结论是怎样得来的，以加深理解；二是重视实验和动画演示，使学生在理论和实际的结合中理解知识。 对静电屏蔽的讲解，同样需要使学生在理论和实际的结合中理解知识。在使学生理解把导体挖空这个推理过程的同时要做好实验，让学生清楚地看到静电屏蔽现象。 学情分析 学生已经学习了电场的基本知识，了解了电场的力的性质和能的性质，具备了学习本节内容的知识基础。同时学生在日常生活中也了解一些关于静电现象应用的实例。但由于本节内容较抽象，学生的感性认识较少，一些结论也较难理解，学生对静电现象的认识往往只停留在表面，会给本节内容的学习带来一定的影响。 设计思路 《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律。克服思维定势的负迁移和主观臆断的不良倾向，培养学生认真严谨的科学探究品质。 本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦。培养学生学习物理的兴趣。这也是新课改的重要内容。 本节教学设计的过程为：首先学生活动，对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点。最后通过例题巩固加深理解。 三维目标 知识与技能 1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态； 2．理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零； 3．知道尖端放电、静电屏蔽及其应用。 过程与方法 1．培养学生的观察能力，逻辑推理的能力，分析问题的能力； 2．掌握分析和综合等思维方法。 情感态度与价值观 1．使学生在理解知识、获取知识的同时体会到了理论联系实际的意义； 2．渗透具体问题具体分析的方法。 教学重点 静电平衡导体的场强和静电荷分布的特点。 教学难点 电场中导体的特点。 教学方法 推理归纳法、问题解决法、实验法。 教具准备 验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干。视频资料，多媒体设备。 教学过程
2019-2020年高中物理第1章第7节静电现象的应用课后强化演练（含解析） 新人教版选修3-1 一、选择题 1．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强( ) A．一定增强B．一定减弱 C．可能增强也可能减弱D．不变 解析：无论金属球带多少电荷，处于静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，故D项正确． 答案：D 2.如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于0的是( ) A．导体腔内任意点的电场强度B．导体腔内任意点的电势 C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量 解析：静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为零，且内表面不带电，故选项A、D正确；由于导体接地，故整个导体的电势为0，选项B正确；导体外表面受带电体Q的影响，靠近Q的一端带负电荷，故所带电荷量不为零，故选项C不正确． 答案：ABD 3．关于避雷针，以下说法正确的是( ) A．避雷针避雷是中和云层的异种电荷 B．避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地 C．为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形 D．避雷针安装在高大建筑物顶部，而不必接地 解析：避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地，必须接到大地，故AD项错，B项正确；导体尖端的电荷密度大，附近的电场很强，把避雷针顶端设计成球形不利于把云层中的离子吸引到尖端，故C项错误． 答案：B 4．(xx·闵行区一模)下列哪个措施是为了防止静电产生的危害( ) A．在高大的烟囱中安装静电除尘器B．静电复印 C．在高大的建筑物顶端装上避雷针D．静电喷漆 解析：静电除尘器、静电复印和静电喷漆都利用了静电现象，在高大的建筑物顶端装上避雷针可以把雷电引入地下，保护建筑物的安全，防止静电产生的危害，C选项正确． 答案：C 5．如图(甲)所示，ab为原来不带电的细导体棒，q为一带正电的点电荷，当达到静电平衡后，导体棒上的感应电荷在棒内O点处产生的场强大小为E1，O点的电势为U1.现用一导线把导体棒的b端接地，其
静电现象的应用 教材分析 本节教材是电场知识的应用。静电平衡状态及静电平衡下的导体的特点及导体上电荷的分布情况是本节的重点。教学中要重视两方面的处理：一是重视推理的过程，教学中务必使学生清楚地知道推理过程，这样才能做到不仅知道结论，而且知道这个结论是怎样得来的，以加深理解；二是重视实验和动画演示，使学生在理论和实际的结合中理解知识。 对静电屏蔽的讲解，同样需要使学生在理论和实际的结合中理解知识。在使学生理解把导体挖空这个推理过程的同时要做好实验，让学生清楚地看到静电屏蔽现象。 学情分析 学生已经学习了电场的基本知识，了解了电场的力的性质和能的性质，具备了学习本节内容的知识基础。同时学生在日常生活中也了解一些关于静电现象应用的实例。但由于本节内容较抽象，学生的感性认识较少，一些结论也较难理解，学生对静电现象的认识往往只停留在表面，会给本节内容的学习带来一定的影响。 设计思路 《静电现象的应用》是本章的难点内容，概念规律非常抽象。学生只有在老师的指导下参与探究全过程，才能深刻理解电平衡状态下导体的特点、规律。克服思维定势的负迁移和主观臆断的不良倾向，培养学生认真严谨的科学探究品质。 本课题设计的另一思路旨在让学生认真讨论，积极参与，体验探索自然规律的艰辛和喜悦。培养学生学习物理的兴趣。这也是新课改的重要内容。 本节教学设计的过程为：首先学生活动，对不带电的金属导体放入电场中发生静电现象的讨论；然后学生归纳，教师总结得出静电平衡状态下导体的特点。最后通过例题巩固加深理解。 三维目标
知识与技能 1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态； 2．理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零； 3．知道尖端放电、静电屏蔽及其应用。 过程与方法 1．培养学生的观察能力，逻辑推理的能力，分析问题的能力； 2．掌握分析和综合等思维方法。 情感态度与价值观 1．使学生在理解知识、获取知识的同时体会到了理论联系实际的意义； 2．渗透具体问题具体分析的方法。 教学重点 静电平衡导体的场强和静电荷分布的特点。 教学难点 电场中导体的特点。 教学方法 推理归纳法、问题解决法、实验法。 教具准备 验电器、法拉第圆筒、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、收音机、感应起电机、导线若干。视频资料，多媒体设备。 教学过程 ［新课导入］ 问题：什么是静电感应现象？ 将不带电的导体靠近带电体时，导体上就带电了，靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷，这种现象叫做静电感应现象。 问题：静电感应现象的实质是什么？ 静电感应现象的实质是在电场力的作用下电荷的重新分布。 问题：在静电感应时用手摸一下导体，再移走源电荷，则导体带什么电？若将导体接地则情况如何？左端接地呢？
高中物理人教版选修3-1第一章第7节静电现象的应用同步练习 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题 (共20题；共46分) 1. （2分） (2017高二上·汕头期中) 两个大小材质完全相同的金属小球a、b，带电荷量分别为+3q和﹣q，两小球接触后分开，小球带电量为（） A . a为+3q，b为﹣q B . a为﹣q，b为+3q C . a为+2q，b为﹣2q D . a为+q，b为+q 2. （2分）阴极射线管电视机的玻璃荧光屏表面经常有许多灰尘，这主要是因为（） A . 灰尘的自然堆积 B . 玻璃有较强的吸附灰尘的能力 C . 电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘 D . 电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘 3. （3分） (2017高二上·宣化期中) 下列说法不正确的是（） A . 避雷针利用针尖放电原理来避雷电 B . 油罐车下拖一条铁链是利用静电 C . 摩擦起电和感应起电的实质是一样的，都是使电子发生转移 D . 静电除尘的基本原理是空气分子被强电场电离，粉尘吸附了电子而带负电，在电场力的作用下飞向筒壁，最后在重力的作用下落在筒底 4. （2分） (2017高二上·广州期中) 化纤衣服很容易沾上灰尘，这是因为它（） A . 容易积累静电荷
B . 具有一定的粘性 C . 具有大量的微孔 D . 质地柔软 5. （2分）请用学过的物理知识判断，下列说法正确的是（） A . 四种基本相互作用是指：重力、弹力、电场力、磁场力 B . 地面上的物体具有的重力势能是和地球共有的 C . 高压带电作业时，电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 D . 通电导线在磁场中受安培力越大，该处磁感应强度越大 6. （2分）(2017·南通模拟) 如图所示，运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上，这样做的目的是（） A . 发出声音，引起路人注意 B . 减缓车速，保证行车安全 C . 把静电引入大地，避免因放电引起爆炸 D . 与地面发生摩擦，在运输车上积累电荷 7. （2分） (2017高二下·玉田期末) 如图，一个枕形导体AB原来不带电．将它放在一个负点电荷的电场中，点电荷的电量为Q，与AB中心O点的距离为R．由于静电感应，在导体A、B两端分别出现感应电荷．当达到静电平衡时（） A . 导体A端电势高于B端电势
高二物理1.7静电现象的应用导学案 班级学号姓名 [学习任务] 1、理解静电感应现象,知道静电平衡条件； 2、理解静电屏蔽 重点难点 重点：静电现象的应用 难点：静电感应现象的解释 [课前预习] 一、静电平衡状态下的电场： 1、静电平衡条件： 2、导体达到静电平衡特点： ① ② ③ 二、尖端放电 1、解释： 2、应用： 三、静电屏蔽 [合作探究] 例：如图1—7一18所示，点电荷A和B带电荷量分别为 8 3.010- ?C和8 2.410- -?C,彼此相距6 cm。若在两点电荷连线 中点O处放一个半径为1 cm 的金属球壳，求球壳上感应电荷在 该中点处产生的电场强度。 [自我检测] 1．专门用来运输柴油、汽油的油罐车，在它的尾部都装有一条拖在地上的铁链，对它的作用下列说法正确的是( ) A．让铁链与路面摩擦产生静电，使油罐车积累一定的静电荷 B．让铁链发出声音，以引起其他车辆的注意 C．由于罐体与油摩擦产生了静电，罐体上的静电被铁链导人大地，从而避免了火花放电 D．由于罐体与油摩擦产生了静电，铁链将油的静电导人大地，从而避免了火花放电 2．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( )
A ．云层中带的电荷被避雷针通过导线导人大地 B ．避雷针的尖端向云层放电．中和了云层中的电荷 C ．云层与避雷针发生摩擦．避雷针上产生的电荷被导人大地 D ．以上解释都不正确 3．如图1—7—14所示，带电体+Q 靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷。在静电平衡后，下列物理量中等于零的是( ) A ．导体腔内任意点的场强 B ．导体腔内任意点的电势 C ．导体外表面的电荷量 D ．导体空腔内表面的电荷量 4．在点电荷一Q 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A 点所激发的附加场强E 的方向在下图中正确的是 ( ) 5．如图1—7一15所示，一个原来不带电的中空金属球， 其上开一个小孔，若将一个带负电的小球放入且不与金属球接触，则金属球外表面带 电，内表面带 电；若用手接触一下金属球后移走带电小球，则金属球的外表面带 电；若带电小球与金属球的内壁接触，当把带电小球移走后，金属球外表面带 电荷。 6．如图1—7—16所示，在真空中把一绝缘导体AB 向带负电的小球P 缓慢地靠近(不接触，且未发生放电现象)时，下列说法中正确的是 ( ) A ． B 端的感应电荷越来越多 B ．导体内部场强越来越大 C ．导体的感应电荷在M 点产生的场强大于在N 点产生的场强 D ．导体的感应电荷在M 、N 两点产生的场强相等 7．如图1—7—17所示，水平放置的金属板正上方放有一固定的正点电荷Q ，一表面绝缘的带正电小球(可视为质点且不影响Q 的电场)，从左端以初速度0v 滑上金属板，沿光滑的上表面向右运动到右端，在该运动过程中( ) A ．小球做匀速直线运动 B ．小球先做减速运动，后做加速运动 C ．小球的电势能保持不变 D ．静电力对小球所做的功为零 [学后反思]
1.7静电现象的应用基础课时针对练习 1．关于避雷针能够避免建筑物被雷击的原因，下列分析不正确的是() A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地 B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷 C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地 D．避雷针由尖锐的导体做成，利用的是尖端放电现象 2．处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是() A．导体内部无任何电场 B．外电场不能进入导体内部 C．所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零 D．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 3．下列说法正确的是() A．处于静电平衡的导体，由于导体内的电场强度为零，所以导体内的电势也为零B．处于外电场中的静电平衡的导体，由于附加电场的出现，导体内的原电场变为零C．处于外电场中的静电平衡的导体，由于附加电场和原电场相互抵消，导体内的电场变为零，但导体表面的电场不为零，且与表面垂直 D．处于静电平衡的导体，导体表面的电势一定与导体内部的电势不相等4．在绕地球做匀速圆周运动的航天器中，物体处于完全失重状态，可以形成一种“重力屏蔽状态”。在航天器中建立电学实验室，可以有效消除常态下重力的影响。空腔导体内部可以实现静电屏蔽，在空腔导体内部建立物理实验室，可以有效消除外电场的干扰。下列说法正确的是() A．场是一种人为假设，实际是不存在的 B．航天器中的“重力屏蔽状态”指的是航天器中不存在重力 C．外电场在空腔导体的内部产生的场强为0，所以外电场被屏蔽 D．在外电场作用下处于静电平衡的空腔导体，其内部的总电场强度为0 5．下列与静电屏蔽无关的是()． A．避雷针的顶端做的很尖细 B．用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安然无恙 C．超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成 D．电视闭路线芯外常包有一层金属网
第7节、静电现象的应用 新课教学过程一 新课教学 1、静电平衡状态 (1)静电平衡 问题：为什么会产生静电感应现象呢？ 分析：导体的特征是在它的内部有大量的自由电荷，对金属导体来说，是由做热振动的正离子和在它们之间做无规则热运动的自由电子组成的。将一不带电导体靠近带电体时，导体即处于带电体所形成的电场中，导体内的自由电子在电场力的作用下，逆着电场线定向移动，使导体一侧集聚负电荷，而导体另一侧则集聚等量的正电荷。 问题：不带电导体上的自由电子还没来得及运动的瞬间，导体内的电场强度为零吗？ 结论：不为零。正因为有场强，才导致自由电子定向移动而使导体带电。 问题：自由电子移动的结果，对导体中的电场强度有何影响？ 分析：导体上自由电子移动的结果，使导体一端带上负电，另一端带上正电。此时，导体中的电场已不是场源带电体单独产生的了，而是有场源带电体产生的电场E和由导体两端出现的正负电荷在导体内部产生的反方向的电场E′，E与E′方向相反，叠加后使导体内的电场强度减弱。只要导体中的电场强度不为零，导体中的自由电子就会受电场力作用而定向移动，使E′增强，导致E与E′的合电场再减弱，如上图。直到导体内部各点的合场强都等于零时为止，这时导体内的自由电子不再受电场力，不再做定向移动，如下图。 当导体中的电荷静止不动，从而场强分布不随时间变化时，导体就达到了静电平衡。 (2)静电平衡状态
导体中（包括表面）没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡状态。 (用多媒体模拟静电感应至最后导体达到静电平衡状态的过程) (3)静电平衡的条件 问题：通过以上分析，处于静电平衡状态的导体，其内部场强有何特点？ 处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。 内部的场强指源电场与感应电荷电场的合场强。 思考讨论 长为L 的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q 的点电荷放在与棒的左端距离为R 的地方，如图，达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点O 处产生的场强有多大？方向如何？ 解答：达静电平衡后，O 点处场强为零，则E 感＝E 源＝k 2)2 (L R Q ，E 感方向与E 源方向相反，即指向点电荷＋q 。 (4)静电平衡导体的性质 从静电平衡的条件出发可以得到如下的几点推论： ①处于静电平衡状态的导体，表面上任何一点的场强方向都跟该点的表面垂直。 用反证法分析：如果表面上某一点的场强方向与该点的表面不垂直，该点的场强应有沿表面的切向分量，就会使导体表面的电荷发生宏观的定向移动，这与静电平衡是矛盾的，故处于静电平衡状态的导体，表面上任何一点的场强方向都跟该点的表面垂直。 ②处于静电平衡状态的导体，电荷只能分布在导体的外表面上。 提问：处于静电平衡状态的导体，其内部会不会有电荷？ 用反证法分析：处于静电平衡状态的导体，其内部如有电荷，则此电荷必然产生电场，因而导体内部的电场强度就不为零，导体内部的自由电子会受电场力而移动，这与静电平衡是矛盾的，故内部不会有电荷。 演示证明：
教师辅导讲义 年级：高二辅导物理课时数： 课题静电现象的应用 教学目的 1、知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态； 2、理解静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部场强处处为零； 3、知道静电屏蔽及其应用。 教学内容 1．静电平衡状态 (1)概念：导体内的自由电子不发生定向移动时，导体就达到了静电平衡状态． (2)静电平衡状态导体的特征 ①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零． ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体． ④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上． 2．尖端放电 (1)达到静电平衡时，导体表面越尖的地方，电荷分布的密集度越大． (2)尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，使周围中性空气分子电离成正负离子，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引到尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这种现象叫做尖端放电． (3)应用与防止 应用举例：避雷针；防止举例：高压输电设备的表面尽量做得光滑，避免放电． 3．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是() A．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B．导体内部和外表面处的电场均为零 C．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 答案 D 4．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强() A．一定增加 B．一定减弱 C．可能增加也可能减弱 D. 不变 答案 D 【概念规律练】 知识点一感应电荷产生的场强的计算 1. 如图1所示，长为l的导体棒水平放置，原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距离棒左端R处，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的场强等于多少？方向如何？ 图1
第7节 静电现象的应用 1．静电平衡状态 (1)概念：导体内的自由电子不发生定向移动时，导体就达到了静电平衡状态． (2)静电平衡状态导体的特征 ①处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零． ②处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任一点场强方向与该点的所在表面垂直． ③静电平衡状态下的导体是个等势体． ④处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电荷只能分布在导体外表面上． 2．尖端放电 (1)达到静电平衡时，导体表面越尖的地方，电荷分布的密集度越大． (2)尖端放电：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，使周围中性空气分子电离成正负离子，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引到尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷，这种现象叫做尖端放电． (3)应用与防止 应用举例：避雷针；防止举例：高压输电设备的表面尽量做得光滑，避免放电． 3．对于处在静电平衡状态的导体，以下说法中正确的是( ) A ．导体内部既无正电荷，又无负电荷 B ．导体内部和外表面处的电场均为零 C ．导体处于静电平衡时，导体表面的电荷代数和为零 D ．导体内部电场为零是外加电场与感应电荷产生的电场叠加的结果 答案 D 解析 导体处于静电平衡状态时，其内部无净电荷，即其正、负电荷总量相等，电荷量为零.其表面处有净电荷，以至于该处电场不为零． 4．一个带电金属球，当它带的电荷量增加后(稳定)，其内部场强( ) A ．一定增加 B ．一定减弱 C ．可能增加也可能减弱 D. 不变 答案 D 【概念规律练】 知识点一 感应电荷产生的场强的计算 1. 如图1所示，长为l 的导体棒水平放置，原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距离棒左端R 处，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒的中点处产生的场强等于多少？方向如何？ 图1 答案 kq/(R ＋l 2 )2 方向水平向左 解析 导体棒在点电荷＋q 的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任一点都有两个电场，即外电场——＋q 在该点形成的电场E ，感应电场——棒上感应电荷在该点形成的电场E′，达到静电平衡时E ＝E′.题中所求的即为E′，于是我们转化 为求E.棒的中点距离＋q 为r ＝R ＋l/2，于是E′＝E ＝kq R ＋l 2 2，E 和E′方向相反，水平
7静电现象的应用 课时过关·能力提升 基础巩固 1(多选)导体处于静电平衡时,下列说法正确的是() A.导体内部没有电场 B.导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面 C.导体内部电场强度为零 D.导体表面上的电场强度不一定处处为零 ,导体内部有电场,分别是场源电荷产生的电场和感应电荷产生的电场,但两个电场强度的矢量和为零,A错,C对;导体处于静电平衡时,导体内部有自由电荷,但没有净电荷,B 错;导体处于静电平衡时,导体表面电场强度可以不为零,D对。 2右图中接地金属球A的半径为R,球外点电荷的电荷量为Q,到球心的距离为r。该点电荷的电场在球心的电场强度等于() A.k Q r2?k Q R2 B.k Q 2 +k Q 2 C.0 D.k Q Q在球心处的电场强度,不是电场强度的矢量和。 3一金属球,原来不带电,现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN,如图所示,金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上A、B、C三点的电场强度大小分别为E A、E B、E C,三者相比() A.E A最大 B.E B最大 C.E C最大 D.E A=E B=E C 场源电荷越近的点电场强度越大,所以感应电荷在该点的电场强度也越大,选项C正确。 4(多选) 如图所示,带电体Q靠近一个接地空腔导体,空腔里面无电荷。在静电平衡后,下列物理量中等于零的是()
A.导体腔内任意点的电场强度 B.导体腔内任意点的电势 C.导体外表面的电荷量 D.导体空腔内表面的电荷量 ,且内表面不带电,故选项A、D正确。由于导体接地,故整个导体的电势为零,选项B正确。导体外表面受带电体Q的影响,所带电荷量不为零,故选项C不正确。 5一不带电的空腔球形导体如图所示,现在将一个带正电的小金属球A放入空腔中,当静电平衡时,图中a、b、c三点的电场强度E和电势φ的关系是() A.E a>E b>E c,φa>φb>φc B.E a=E b>E c,φa=φb>φc C.E a=E b=E c,φa=φb>φc D.E a>E c>E b,φa>φb>φc 解析:空腔导体内、外的电场线分布如图所示,可以看出E b=0,但φb>0,由内向外电势依次降 低,φa>φb>φc;由电场线疏密可看出E a>E c>E b。处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零,导体是一个等势体,但其电势并不一定为零,故选D。 6(多选)右图为静电除尘器除尘机理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电,在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的。下列表述正确的是() A.到达集尘极的尘埃带正电荷 B.电场方向由集尘极指向放电极 C.带电尘埃所受静电力的方向与电场方向相同 D.同一位置所带电荷越多的尘埃受静电力越大 ,集尘极连电源正极,电势高,所以电场方向由集尘极指向放电极,选项B正确。带电尘埃向集尘极迁移,带电尘埃所受静电力方向与电场方向相反,带负电,选项A、C错误。由F=qE知,同一位置所带电荷越多的尘埃受静电力越大,选项D正确。
学案9静电现象的应用 [目标定位] 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件.2.掌握静电平衡状态下的导体特点.3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用． 一、静电平衡状态下导体的电场 [问题设计]如图1所示，把一个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，从而使导体两端出现等量异种电荷．请思考下列问题： 图1 (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？ 答案(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． [要点提炼] 1．静电平衡：金属导体放到电场中，导体内的自由电子在静电力作用下，将向着与电场相反的方向定向移动．在导体的两个面上将出现正负电荷的现象． 2．导体两面出现的正负电荷在导体内部产生的电场E′与E0的方向相反，当这两个电场叠加使导体内部各点的合电场等于0时，导体内的自由电子不再发生定向移动，导体达到了静电平衡状态． (1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为0. (2)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． 二、导体上电荷的分布 [问题设计] 1．当导体处于静电平衡时，电荷在导体上如何分布？内部是否还有电荷？ 答案电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有电荷．
2．形状不规则的带电体，表面上各处的电荷分布是否均匀？附近场强是否相等？ 答案在导体外表面，电荷分布不均匀，电场强度也不相等． [要点提炼] 静电平衡时，导体上的电荷分布有以下两个特点： (1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面． (2)在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷． 三、尖端放电和静电屏蔽 [问题设计] 1．避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？ 答案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”，也就是使分子中的正、负电荷分离．这个现象叫做空气的电离．中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子．这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子．那些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． 2．处于静电平衡状态的导体，其内部场强处处为零，若导体是空心的，则空心部分的场强怎样？静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？ 答案空心部分场强为零．静电屏蔽是利用“处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零”，即使内部有自由电子，受到的电场力也为0，自由电子不发生定向移动． [要点提炼] 1．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．这个现象叫做尖端放电． 2．静电屏蔽：当静电平衡时，金属壳或金属网的空腔内电场强度为0，外电场对壳(网)内的仪器不会(填“会”或“不会”)产生影响，金属壳(网)的这种作用叫做静电屏蔽． 一、对静电平衡的理解 例1一金属球，原来不带电．现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图2所示．金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为E a、E b、E c，三者相比() 图2
高中物理学案：静电现象的应用 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道什么是静电平衡状态,能说出静电平衡状态下的导体特点.2.知道导体上电荷的分布特征,了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因. 科学探究：1.观察演示实验并对实验现象分析,体会运用所学知识进行分析推理的方法.2.查阅并搜集资料,了解静电屏蔽在技术和生活中的应用. 科学思维：会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的场强. 一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布 1.静电平衡状态：导体中(包括表面上)没有电荷定向移动的状态. 2.静电平衡状态的特征： (1)处于静电平衡状态的导体,内部的电场处处为0. (2)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垂直. (3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,导体的表面为等势面. 3.导体上电荷的分布： (1)导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的表面. (2)在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷. 二、尖端放电和静电屏蔽 1.空气的电离：导体尖端电荷密度很大,附近的电场很强,强电场作用下的带电粒子剧烈运动,使分子中的正负电荷分离的现象. 2.尖端放电：与导体尖端异号的粒子,由于被吸引,而与尖端上电荷中和,相当于导体从尖端失去电荷的现象. 尖端放电的应用与防止： (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施. (2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失. 3.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为0,外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响的作用叫做静电屏蔽.
静电屏蔽的应用：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. 判断下列说法的正误. (1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零.(√) (2)静电平衡时,导体内的自由电子处于静止状态.(×) (3)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.(×) (4)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.(×) (5)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的,目的是铜丝衣服有屏蔽作用,使体内场强为零.(√) 一、静电平衡状态下的导体 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号电荷.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？ 答案(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. 1.处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合场强为0,即E0＝－E′.
【最新】物理人教版选修3-11.7静电现象的应用同步练习-教 师用卷 学校:___________姓名：___________班级：___________考号：___________ 一、单选题 1．在下列各种措施中，目的是为了防止静电危害的是() A．电视机后盖上开有许多小孔 B．电视机上装有一条户外天线 C．在高大的建筑物顶端装有避雷针 D．在烟道的中央装有静电除尘器 2．如图所示，两个不带电的导体A和B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触。把用丝绸摩擦过的玻璃棒C置于A附近，贴在A、B下部的金属箔都张开，则（） A．此时A带正电，B带负电 B．此时A电势低，B电势高 C．移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合 D．先把A和B分开，然后移去C，贴在A、B下部的金属箔都闭合 3．如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处放置一个正点电荷，达到静电平衡后（） A．a端电势比b端低 B．b端电势与d点的电势相等 C．a端电势一定不比d点低 D．感应电荷在杆内c处的场强方向由a指向b 4．如图所示，一对绝缘支柱支撑的金属导体A和B彼此接触，起初它们不带电，贴在它们下面的金属箔片是闭合的.现在把带正电荷的球C移近金属导体A，可以看到金属导体A、B下面的金属箔片都张开了.下列说法正确的是
A．导体A、B带上了电，说明电荷是可以凭空产生的 B．由于导体A比导体B更靠近球C，所以导体A带的负电荷比导体B带的正电荷多C．这种起电方式为接触起电 D．这种起电方式为感应起电 5．如图所示，在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近(不接触，且未发生放电现象)时，下列说法中正确的是 A．B端的感应电荷越来越多 B．导体内部场强越来越大 C．导体的感应电荷在M点产生的场强小于在N点产生的场强 D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等 6．当导体球靠近带正电的金属球时，周围的电场线如图所示。则a、b两点的电场强度 A．大小不等，方向不同 B．大小不等，方向相同 C．大小相等，方向不同 D．大小相等，方向相同 7．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是下图中的哪一个() A．B．C．D． 二、多选题 8．导体处于静电平衡时，下列说法正确的是 A．导体内部电场强度一定为0
静电现象的应用说课稿 Final revision on November 26, 2020
《静电现象的应用》说课稿 一、说教材及教学理念 《静电现象的应用》是高中新课程实验教材人教版（选修3--1）第一章第7节的内容，是对静电感应的深入研究和具体应用。本节是这一章的难点，内容抽象、深奥，在生产生活中的涉及面广。上好本堂课就显得比较困难，上好本节课的关键是做好静电实验，而静电实验的成功率低，所以一旦实验失败便需要引导学生分析原因，同时我也准备了实验的实录，播放录像同样具有说服力。根据对教材的理解和课标的要求，我从以下三个维度制定了教学目标 二、说教学目标 ㈠知识与技能方面 1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态 2．理解静电平衡时，内部场强处处为零,导体是个等势体，表面是个等势面，以及导体上电荷的分布情况。 3．知道尖端放电及其应用，知道静电屏蔽及其应用。 ㈡过程与方法方面 通过科学猜想、理论推导、实验验证的过程，教会学生学习物理的一般方法。 ㈢情感态度与价值观方面 通过生产生活中静电现象的分析，让学生体会物理学给人类带来的便利，进而培养学生学习物理的兴趣。 三、说教学的重点和难点 重点：掌握静电平衡的概念，理解导体处于静电平衡状态的特征是本节的重点 突出重点的方法：因为内容抽象，难度大，所以采用教师问题质疑，学生的讨论、教师的总结的方法以达到突出重点的目的 难点：理解静电平衡的特征，认识导体的电荷分布特点是本节课的难点。 突破难点的方法：通过理论推导和实验验证相结合的方法以达到突破难点的目的 四、说教法和学法 针对本节课的特点，我主要采用：实验引人，复习开题、目标展示、提出问题、引导分析、分组讨论、理论推导与实验验证相结合的教学方法。为了激发学生学习物理的兴趣，我搜集了视频录像和图片。最后总结，学习目标再现，让学生自评目标达成情况，并进行提问质疑，并把问题抛到课后，做一个开放式的结尾，从而大大调动了学生课后探究的积极性。 五、说教学程序 1、导入新课 利用静电感应实验，复习静电感应现象。提出问题:静电感应的本质是什么？ 启发得出：是电荷的重新分布，那么重新分布的时候靠什么力分开的，重新分布以后导体又具有怎样的特点呢？ 引出新课并展示学习目标。 2、提出问题，引发思考。 3、理论推导，小组活动，归纳总结出，静电平衡状态下导体的特征，其中用反证法和实验验证法。做法拉第圆通实验。 4、师生互动，共同学习尖端放电和静电屏蔽，实验演示和播放视频与图片。 5、归纳总结，再现目标。 对本节课的几点说明