《靜電的防止與利用》學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)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相關(guān)應(yīng)用3．知道靜電平衡下導(dǎo)體電荷的分布規(guī)律4．了解尖端放電現(xiàn)象

1．運(yùn)用靜電感應(yīng)和場強(qiáng)相關(guān)知識，認(rèn)識和理解靜電平衡及其特征2．運(yùn)用多媒體技術(shù)，認(rèn)識和了解尖端放電和靜電屏蔽等現(xiàn)象3．通過學(xué)習(xí)討論，知道靜電的利用和防止

知識導(dǎo)圖

預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)|新知領(lǐng)悟1．靜電感應(yīng)現(xiàn)象：處于電場中的導(dǎo)體，由于________的作用，電荷出現(xiàn)__________的現(xiàn)象．2．靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體中(包括表面上)沒有自由電荷____________的狀態(tài)．電場力靜電平衡重新分布定向移動3．靜電平衡狀態(tài)的特征(1)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強(qiáng)_____________．(2)處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，外部表面任何一點(diǎn)的場強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的切面________．處處為零垂直4．導(dǎo)體上電荷的分布(1)靜電平衡下的導(dǎo)體________沒有凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的__________．(2)在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量)_______，_______的位置幾乎沒有電荷．內(nèi)部外表面越大凹陷靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，為何外表面的電場線一定與外表面垂直？微思考【答案】若不垂直，則外表面自由電荷受力不與外表面垂直，必會朝表面移動，最終達(dá)到垂直為止(逃不出表面)．

處于靜電平衡中的導(dǎo)體，內(nèi)部電場強(qiáng)度處處為零的原因是(

)A．導(dǎo)體內(nèi)部無任何電場B．外電場不能進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部C．所有感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的合電場強(qiáng)度為零D．外電場和所有感應(yīng)電荷的電場在導(dǎo)體內(nèi)部疊加的結(jié)果為零【答案】D【解析】導(dǎo)體內(nèi)部電場強(qiáng)度處處為零是由于感應(yīng)電荷的電場與外電場疊加的結(jié)果，故D正確．1．電離：導(dǎo)體尖端的電荷密度__________，附近的場強(qiáng)_________，空氣中的帶電粒子劇烈運(yùn)動，使空氣分子被撞“散”而使正、負(fù)電荷________的現(xiàn)象．2．尖端放電：導(dǎo)體尖端的強(qiáng)電場使附近的空氣電離，電離后的異種離子與尖端的電荷________，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象．3．靜電屏蔽：靜電平衡時，導(dǎo)體殼內(nèi)空腔里的電場強(qiáng)度____________，外電場對殼內(nèi)不會產(chǎn)生影響．很大尖端放電、靜電屏蔽和靜電吸附很強(qiáng)分離

中和

處處為零

4．尖端放電和靜電屏蔽的應(yīng)用、防止(1)尖端放電①應(yīng)用：____________是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施．②防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量__________，減少電能的損失．避雷針光滑

(2)靜電屏蔽的應(yīng)用①電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面會有金屬罩，通信電纜外面包一層鉛皮，可以防止外電場的干擾．②電工高壓帶電作業(yè)時，穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋子，可以對人體起到靜電屏蔽作用，使人安全作業(yè)．(3)靜電吸附：靜電除塵，靜電噴漆、靜電復(fù)印都是靜電吸附的應(yīng)用．導(dǎo)體內(nèi)空腔為何沒有電場和電場線？微思考【答案】內(nèi)空腔(無電荷)若有電場線，由于出不來，要么必定相交，要么必定從空腔一側(cè)指向另一側(cè)，前者與電場線不能相交矛盾，后者會使電荷受力移動．

在高大的建筑物上安裝避雷針的作用是(

)A．通過尖端放電中和云層中的電荷B．避免放電現(xiàn)象的發(fā)生C．直接導(dǎo)走云層中的電荷D．增加電荷在建筑物上的積累【答案】A【解析】避雷針利用了尖端放電的原理，在發(fā)生雷電時，避雷針上產(chǎn)生的感應(yīng)電荷通過尖端放電，中和了云層中的電荷，可以使建筑物免遭雷擊，故A正確，B、C、D錯誤．多維課堂|素養(yǎng)初培1．金屬導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)如何？【答案】金屬導(dǎo)體中，原子的最外層電子受到原子核的吸引力很弱，這些最外層電子很容易受到周圍其他原子核的作用而成為自由電子．金屬里失去外層電子的原子核只能在平衡位置附近做無規(guī)則的振動，而大量的自由電子能在整塊金屬中做無規(guī)則的熱運(yùn)動．對靜電平衡的理解2．放入電場的導(dǎo)體中的自由電子怎樣移動？電子的移動最終會出現(xiàn)什么樣的結(jié)果？【答案】(1)將呈電中性狀態(tài)的金屬導(dǎo)體放入場強(qiáng)為E0的靜電場中，導(dǎo)體內(nèi)自由電子便受到與場強(qiáng)E0方向相反的電場力作用，除了做無規(guī)則熱運(yùn)動，自由電子還要向電場E0的反方向做定向移動，并在導(dǎo)體的一個側(cè)面集結(jié)，使該側(cè)面出現(xiàn)負(fù)電荷，而相對的另一側(cè)出現(xiàn)“過?！钡牡攘康恼姾?，導(dǎo)體沿著電場強(qiáng)度方向兩端出現(xiàn)等量異種電荷．(2)等量異種電荷在導(dǎo)體內(nèi)部形成與場強(qiáng)E0方向相反的場強(qiáng)E′，在導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的場強(qiáng)可表示為E內(nèi)＝E0＋E′，因附加電場E′與外電場E0方向相反，疊加的結(jié)果削弱了導(dǎo)體內(nèi)部的電場，隨著導(dǎo)體兩側(cè)感應(yīng)電荷繼續(xù)增加，附加電場E′增加，合場強(qiáng)E內(nèi)將逐漸減小，當(dāng)E內(nèi)＝0時，自由電子的定向運(yùn)動也就停止了，這時就達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)．3．靜電平衡狀態(tài)的特點(diǎn)(1)處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體的特點(diǎn)①導(dǎo)體內(nèi)部某處感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場強(qiáng)E′與周圍原電場場強(qiáng)E大小相等，方向相反，兩者相互抵消，導(dǎo)體內(nèi)部處處合場強(qiáng)E合為零，但導(dǎo)體表面的電場強(qiáng)度不為零．②電場線與導(dǎo)體表面垂直．(2)靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體的電荷分布特點(diǎn)①凈電荷都分布在導(dǎo)體的表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷．②感應(yīng)電荷分布于導(dǎo)體兩端，電性相反，電量相等，遠(yuǎn)同近異，如圖甲所示．③凈電荷在導(dǎo)體表面分布不均勻，導(dǎo)體表面尖銳處電荷分布密集，平滑處電荷分布稀疏，凹陷處幾乎沒有電荷，如圖乙所示．精例1在真空中有兩個點(diǎn)電荷A和B，電荷量分別為－Q和＋2Q，相距為2l，如果在兩個點(diǎn)電荷連線的中點(diǎn)O有一個半徑為r(r?l)的空心金屬球，且球心位于O點(diǎn)，如圖所示，則球殼上的感應(yīng)電荷在O處的場強(qiáng)的大小為多少？方向如何？變式1如圖所示，在一電場強(qiáng)度為E的勻強(qiáng)電場中放有一個金屬空心導(dǎo)體，圖中a、b分別為金屬導(dǎo)體內(nèi)表面和空腔中的兩點(diǎn)，則(

)A．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度都為零B．a(chǎn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零，b點(diǎn)的電場強(qiáng)度不為零C．a(chǎn)點(diǎn)的電場強(qiáng)度不為零，b點(diǎn)的電場強(qiáng)度為零D．a(chǎn)、b兩點(diǎn)的電場強(qiáng)度都不為零【答案】A【解析】處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部場強(qiáng)為零，即Ea＝0；由于靜電屏蔽，球內(nèi)空腔的場強(qiáng)也為零，則Eb＝0，A正確．舉例說明靜電屏蔽有哪些實際應(yīng)用．【答案】(1)電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面會有金屬罩，通信電纜外面包一層鉛皮，可防止外電場的干擾．(2)電力工人高壓帶電作業(yè)時，全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋子，可以對人體起到靜電屏蔽作用，使工人安全作業(yè)．靜電平衡導(dǎo)體的電荷分布及分析方法探究總結(jié)1．“遠(yuǎn)近觀”法：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，離場源電荷較近和較遠(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)為無感應(yīng)電荷產(chǎn)生，如圖甲所示．2．“整體觀”法：當(dāng)兩個或多個原來彼此絕緣的導(dǎo)體接觸或用導(dǎo)線連接時，就可把它們看作是一個大導(dǎo)體，再用“遠(yuǎn)近觀”判斷它們的帶電情況，如有些問題所提到的“用手觸摸某導(dǎo)體”，其實就是導(dǎo)體通過人體與大地構(gòu)成一個大導(dǎo)體．不要認(rèn)為導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，用導(dǎo)線連接帶電體內(nèi)部時，小球Q就不帶電，其實它們連接后就已成為一個整體，故小球通過導(dǎo)線得到了電荷，如圖乙所示．精例2

(多選)如圖所示，在絕緣板上放有一個不帶電的金箔驗電器A和一個帶正電荷的空腔導(dǎo)體B．下列實驗方法中能使驗電器箔片張開的是(

)A．用取電棒C(帶絕緣柄的導(dǎo)體棒)先跟B的內(nèi)壁接觸一下后再跟A接觸B．用取電棒C先跟B的外壁接觸一下后再跟A接觸C．用有絕緣皮套的導(dǎo)線把驗電器A與取電棒C的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒C與B的內(nèi)壁接觸D．使驗電器A靠近B【答案】BCD【解析】A項中取電棒先和B的內(nèi)壁接觸后，由于B的內(nèi)壁本身沒有電荷，所以再接觸A時驗電器箔片不張開；B項中可以使C球帶電，從而使A帶電；C項中用絕緣導(dǎo)線實際上是將驗電器A和B連成了一個導(dǎo)體，A因接觸而帶電；D項中是感應(yīng)起電．所以B、C、D正確．變式2一個帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4×10－8C的正電荷，上端開有適當(dāng)小孔，有絕緣柄的金屬小球B帶有2×10－8C的負(fù)電荷，使B球和A球內(nèi)壁接觸，如圖所示，則A、B帶電荷量分別為(

)A．QA＝10－8C，QB＝10－8CB．QA＝2×10－8C，QB＝0C．QA＝0，QB＝2×10－8CD．QA＝4×10－8C，QB＝－2×10－8C【答案】B【解析】A、B接觸中和后凈電荷只分布在空心金屬球A的外表面上，故B正確．

靜電屏蔽的兩種情況1．空腔導(dǎo)體在外電場中處于靜電平衡，其內(nèi)部的場強(qiáng)總等于零，外電場不對其內(nèi)部空間發(fā)生任何影響．若空腔導(dǎo)體內(nèi)有帶電體，在靜電平衡時，它的內(nèi)表面將產(chǎn)生等量異號的感應(yīng)電荷．如果外殼不接地則外表會產(chǎn)生與內(nèi)部帶電體等量同號的感應(yīng)電荷，此時感應(yīng)電荷的電場將對外界產(chǎn)生影響，這時空腔導(dǎo)體只能對外電場屏蔽，卻不能屏蔽內(nèi)部帶電體對外界的影響，所以叫外屏蔽．2．如果外殼接地，即使內(nèi)部有帶電體存在，這時內(nèi)表面感應(yīng)的電荷與帶電體所帶的電荷的代數(shù)和為零，外表面產(chǎn)生的感應(yīng)電荷通過接地線流入大地．外界對殼內(nèi)無法影響，內(nèi)部帶電體對外界的影響也隨之消除，這種屏蔽叫作全屏蔽．1．尖端放電的原理是什么？【答案】導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近電場很強(qiáng)，容易使得空氣電離，空氣電離后，那些與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和．(這相當(dāng)于導(dǎo)體尖端失去電荷)對靜電屏蔽的理解2．探究分析下列兩個問題．(1)如圖所示使帶正電的金屬球靠近驗電器，驗電器的箔片是否張開？此現(xiàn)象說明了什么？【答案】①使帶正電的金屬球靠近驗電器，驗電器的箔片張開．②此現(xiàn)象說明了驗電器受到附近帶電體的影響．(2)現(xiàn)用一個金屬網(wǎng)罩把驗電器罩住，再讓帶電金屬球靠近驗電器，如圖所示，驗電器的箔片是否張開？此現(xiàn)象說明了什么？此現(xiàn)象的本質(zhì)是什么？

【答案】①用一個金屬網(wǎng)罩把驗電器罩住，再讓帶電金屬球靠近，驗電器的箔片不張開．②此現(xiàn)象說明金屬網(wǎng)罩內(nèi)的驗電器不受附近帶電體的影響．③此現(xiàn)象的本質(zhì)是靜電感應(yīng)．導(dǎo)體外表面的感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的電場與外電場相互疊加，使導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零．3．探究分析下列兩個問題：(1)如圖，金屬網(wǎng)罩不帶電，罩內(nèi)小球帶正電，將驗電器靠近金屬網(wǎng)罩，驗電器的箔片是否張開？此現(xiàn)象說明了什么？【答案】①金屬網(wǎng)罩不帶電，罩內(nèi)小球帶正電，將驗電器靠近金屬網(wǎng)罩，驗電器箔片張開．②此現(xiàn)象說明網(wǎng)罩內(nèi)帶電體產(chǎn)生的電場能使外界受到影響．(2)如圖所示，原來金屬網(wǎng)罩不帶電，罩內(nèi)小球帶正電，現(xiàn)把金屬網(wǎng)罩接地，則驗電器的箔片是否張開？此現(xiàn)象說明了什么？此現(xiàn)象的本質(zhì)是什么？

【答案】①把金屬網(wǎng)罩接地，則驗電器箔片不張開．②此現(xiàn)象說明金屬網(wǎng)罩接地，內(nèi)部電場不影響外界．③此現(xiàn)象的本質(zhì)是靜電感應(yīng)，網(wǎng)罩內(nèi)小球所帶電荷的電場與網(wǎng)罩內(nèi)表面感應(yīng)電荷在網(wǎng)罩外產(chǎn)生的電場相互疊加使網(wǎng)罩外場強(qiáng)處處為零．探究總結(jié)1．靜電屏蔽的實質(zhì)靜電屏蔽的實質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)感應(yīng)電荷的電場與外加電場的矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實是殼內(nèi)兩種電場并存，矢量和為零．2．靜電屏蔽的兩種情況比較導(dǎo)體外部電場不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場不影響導(dǎo)體外部實現(xiàn)過程因場源電荷產(chǎn)生的電場與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場強(qiáng)為零，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，起到屏蔽外電場的作用當(dāng)空腔外部接地時，外表面的感應(yīng)電荷因接地將傳給地球，外部電場消失，起到屏蔽內(nèi)電場的作用最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電感應(yīng)與靜電平衡，所以做靜電屏蔽的材料只能是導(dǎo)體，不能是絕緣體精例3如圖所示，把原來不帶電的金屬殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不與B接觸，達(dá)到靜電平衡后，則(

)A．B的空腔內(nèi)電場強(qiáng)度為零B．B不帶電C．B的外表面帶正電D．B的內(nèi)表面帶負(fù)電【答案】D【解析】因為金屬殼的外表面接地，所以外表面沒有感應(yīng)電荷，只有內(nèi)表面有感應(yīng)電荷分布，且由于A帶正電，則B的內(nèi)表面帶負(fù)電，D正確，B、C錯誤；B的空腔內(nèi)有帶正電的小球A產(chǎn)生的電場和金屬殼內(nèi)表面感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場，所以空腔內(nèi)電場強(qiáng)度不為零，A錯誤．變式3如圖所示，A是帶正電的物體，B是金屬網(wǎng)，C是原來不帶電的金箔驗電器，能使驗電器的金箔張開的是(

)【答案】CA

B

C

D

【解析】金屬網(wǎng)處于帶正電的物體A的電場中，處于靜電平衡狀態(tài)，不管金屬網(wǎng)是接地還是不接地，均能屏蔽外部電場，故此時驗電器的金箔均不會張開，故A、B錯誤；當(dāng)帶正電的物體A處于金屬網(wǎng)內(nèi)部時，在金屬網(wǎng)不接地時，帶正電的物體A的電場在金屬網(wǎng)的外部空間不會被屏蔽，此時驗電器的金箔會張開，在金屬網(wǎng)接地時，帶正電的物體A的電場在金屬網(wǎng)的外部空間會被屏蔽，驗電器的金箔不會張開，故C正確，D錯誤．

處理靜電屏蔽問題的技巧1．空腔可以屏蔽外界電場，接地的空腔可以屏蔽內(nèi)部的電場作用，其本質(zhì)都是因為激發(fā)電場與感應(yīng)電場疊加的結(jié)果，分析中應(yīng)特別注意分清是哪一部分電場作用，還是合電場作用的結(jié)果．2．對靜電感應(yīng)，要掌握導(dǎo)體內(nèi)部的自由電荷是如何移動的，是如何建立起附加電場的，何處會出現(xiàn)感應(yīng)電荷．3．對靜電平衡，要理解導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時所具有的特點(diǎn)．核心素養(yǎng)微專題古建筑上的避雷針在古建筑物的屋頂、屋角設(shè)置各種造型的動物，避雷針以動物頭上的角須形式或巨獸的舌頭向上探出的形式巧妙安裝，另一端引入大地，從而起到避雷效果．【專練】(多選)靜電除塵器除塵原理如圖所示．塵埃在電場中通過某種機(jī)制帶電，在電場力的作用下向收塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵目的．下列表述正確的是(

)A．帶電塵埃帶正電荷B．電場方向由收塵極指向電暈極C．帶電塵埃所受電場力的方向與電場方向相同D．在同一位置，帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大【答案】BD【解析】由題圖可知，電暈極為負(fù)極，收塵極為正極，帶電塵埃必帶負(fù)電，電場方向指向電暈極，帶電塵埃受到的電場力方向與電場方向相反，A、C錯誤，B正確；在同一位置上，電場強(qiáng)度大小相同，帶電荷量越多的塵埃所受電場力越大，故D正確．課堂小練|素養(yǎng)達(dá)成1．在手術(shù)時，為防止麻醉劑乙醚爆炸，地磚要用導(dǎo)電材料制成，醫(yī)生和護(hù)士要穿由導(dǎo)電材料制成的鞋子和外套，一切設(shè)備要良好接地，甚至病人身體也要良好接地．這是為了(

)A．殺菌消毒 B．消除靜電C．利用靜電 D．防止漏電【答案】B【解析】在可燃?xì)怏w環(huán)境(如乙醚)中產(chǎn)生的靜電，容易引起爆炸，應(yīng)設(shè)法把產(chǎn)生的靜電消除掉(如導(dǎo)入大地)，因此B正確．2．下列防雷措施可行的是(

)①在大樹下避雷雨②停留在山頂、山脊的涼亭等地方避雷雨③不要快速開摩托車、騎自行車或在雨中狂奔④在空曠地帶，最好關(guān)掉手機(jī)電源A．①③

B．②③C．①④

D．③④【答案】D【解析】表面具有突出尖端的導(dǎo)體，在尖端部分電荷分布密度很大，使得其周圍電場很強(qiáng)，就可能使其周圍的空氣發(fā)生電離而引發(fā)尖端放電，因此，不要在大樹下避雨，別停留在山頂、山脊的涼亭等地方．快速開摩托車、騎自行車或在雨中狂奔，身體的跨步越大，電壓就越大，雷電也越容易傷人．在空曠地帶使用手機(jī)通話，手機(jī)很有可能成為閃電的放電對象．故D正確．3．(多選)如圖所示，電力工作人員在幾百萬伏的高壓線上進(jìn)行帶電作業(yè)，電工全身穿戴屏蔽服，屏蔽服是用導(dǎo)電金屬材料與紡織纖維混紡交織成布后做成的服裝，下列說法正確的是(

)A．采用金屬材料編織衣服的目的是使衣服不易拉破B．采用金屬材料編織衣服的目的是利用靜電屏蔽C．電工穿上屏蔽服后，體內(nèi)場強(qiáng)為零D．電工穿上屏蔽服后，體內(nèi)電場不為零【答案】BC【解析】屏蔽服的作用是使處于高壓電場中的人體外表面各部位形成一個屏蔽面，從而防護(hù)人體免受高壓電場及電磁波的危害，靜電屏蔽中導(dǎo)體內(nèi)部的電場強(qiáng)度為0，所以B、C正確，A、D錯誤．【答案】C【必備知識】一、靜電平衡1.靜電平衡:不帶電的金屬導(dǎo)體放到電場中,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在靜電力作用下,將向著與電場相反的方向定向移動。在導(dǎo)體的兩個側(cè)面上將出現(xiàn)正、負(fù)電荷,直到導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)的電場強(qiáng)度E=0為止,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動,這時導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。2.導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)的正、負(fù)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的電場E'與外加電場E0的方向相反。處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,內(nèi)部的電場強(qiáng)度處處為

0。二、尖端放電1.靜電平衡的導(dǎo)體上的電荷分布特點(diǎn):(1)導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈剩電荷,電荷只分布在導(dǎo)體的外表面;(2)在導(dǎo)體外表面,越尖銳的位置,電荷的密度(單位面積的電荷量)越大,周圍的電場強(qiáng)度越大。2.空氣的電離:導(dǎo)體尖端周圍的強(qiáng)電場足以使空氣中殘留的帶電粒子發(fā)生劇烈運(yùn)動,并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負(fù)電荷分離。3.尖端放電現(xiàn)象:所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,與尖端上的電荷中和,這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷,這種現(xiàn)象叫作尖端放電。4.尖端放電的應(yīng)用與防止:避雷針應(yīng)用尖端放電原理;高壓設(shè)備中的導(dǎo)體表面應(yīng)該盡量光滑。三、靜電屏蔽想一想(1)使帶正電的金屬球靠近驗電器,但不接觸,金屬箔片是否張開?解釋看到的現(xiàn)象。(2)如圖所示,用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來,再使帶正電的金屬球靠近驗電器,觀察金屬箔片是否張開。這個現(xiàn)象說明什么問題?提示

(1)使帶正電的金屬球靠近驗電器,但不接觸,驗電器的金屬箔片張開。由于靜電感應(yīng),帶正電的金屬球會使驗電器小球上感應(yīng)出負(fù)電荷,而兩金屬箔片上會感應(yīng)出正電荷,所以金屬箔片會張開。(2)若用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來,驗電器的金屬箔片并不張開。這說明金屬網(wǎng)能把外電場“擋住”,使罩內(nèi)不受外電場的影響。1.靜電屏蔽:金屬殼達(dá)到靜電平衡時,其內(nèi)部電場強(qiáng)度保持為0,外部電場對殼內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響。金屬殼的這種作用叫作靜電屏蔽。2.應(yīng)用:高壓輸電線的上方有兩條導(dǎo)線,它們與大地相連,形成一個稀疏的金屬“網(wǎng)”,把高壓線屏蔽起來,使其免遭雷擊。四、靜電吸附1.在電場中,帶電粒子受到靜電力的作用,向著電極運(yùn)動,最后被吸附在電極上。2.應(yīng)用:靜電除塵,靜電噴漆,靜電復(fù)印?！咀晕覚z測】1.正誤判斷,判斷結(jié)果為錯誤的小題說明原因。(1)靜電平衡時,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再定向移動。(

)答案

√(2)靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)部電場強(qiáng)度為0。(

)答案

√2.用反證法說明靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部電場強(qiáng)度處處為零。答案

如果靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)部的電場強(qiáng)度不為0,那么自由電子就要在靜電力的作用下做定向移動,那就不是靜電平衡狀態(tài)了。探究一靜電平衡【情境導(dǎo)引】如圖所示,把一個不帶電的金屬導(dǎo)體放到電場中,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子將發(fā)生定向移動,從而使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷。請思考下列問題:(1)自由電子定向移動的原因是什么?定向移動的方向如何?(2)自由電子能否永無休止地定向移動?為什么?要點(diǎn)提示

(1)自由電子受外加電場的靜電力作用而移動,向著與電場相反的方向定向移動。(2)不能。感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場與外加電場反向,阻礙電子的定向移動,當(dāng)這兩個電場大小相等時,電子的定向移動終止?！局R歸納】靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的三個特點(diǎn)1.導(dǎo)體內(nèi)的自由電荷不再發(fā)生定向移動。2.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,內(nèi)部的電場強(qiáng)度處處為0。3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,電荷只分布在導(dǎo)體的外表面,導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈剩電荷。形狀不規(guī)則的導(dǎo)體外表面,電荷分布不均勻,電場強(qiáng)度也不相等。越尖銳的位置,電荷的密度越大,周圍的電場強(qiáng)度越大。要點(diǎn)筆記

一個孤立的帶電導(dǎo)體,在自身所帶電荷的電場中,處于靜電平衡狀態(tài),具有靜電平衡的所有特點(diǎn)?！镜淅痉丁坷?(2021河北衡水中學(xué)月考)矩形金屬導(dǎo)體處于正點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場中,靜電平衡時感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在導(dǎo)體內(nèi)的電場線分布情況正確的是(

)答案

A解析

導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時,導(dǎo)體內(nèi)部電場強(qiáng)度處處為0,感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部某處產(chǎn)生的電場與場源電荷Q在此處產(chǎn)生的電場的電場強(qiáng)度大小相等,方向相反,故A正確,B、C、D錯誤。規(guī)律方法

求處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的方法(1)先求出外電場電場強(qiáng)度E外的大小和方向。(2)由于導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài),故滿足靜電平衡條件E合=0。(3)由E外+E感=0,求出感應(yīng)電場E感的大小和方向。探究二尖端放電和靜電屏蔽【情境導(dǎo)引】避雷針是利用尖端放電保護(hù)建筑物的一種設(shè)施,其原理是什么?要點(diǎn)提示

當(dāng)帶電的雷雨云接近建筑物時,由于靜電感應(yīng),金屬棒出現(xiàn)與云層相反的電荷。通過尖端放電,這些電荷不斷向大氣釋放,中和空氣中的電荷,使建筑物避免雷擊?！局R歸納】1.尖端放電導(dǎo)體尖端電荷密度大,周圍的電場強(qiáng)度大,把周圍的空氣電離,帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下加速撞擊空氣中的其他分子使它們進(jìn)一步電離,所帶電荷與導(dǎo)體尖端電性相反的粒子被吸引而奔向尖端與尖端上的電荷中和。2.靜電屏蔽(1)靜電屏蔽的實質(zhì):靜電屏蔽的實質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象,使金屬殼內(nèi)感應(yīng)電荷的電場和外加電場矢量和為0,好像是金屬殼將外電場“擋”在外面,即所謂的屏蔽作用,其實是殼內(nèi)兩種電場并存,矢量和為0而已。(2)靜電屏蔽的兩種情況

類別導(dǎo)體外部電場不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場不影響導(dǎo)體外部圖示

實現(xiàn)過程因場源電荷產(chǎn)生的電場與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合電場強(qiáng)度為0,達(dá)到靜電平衡狀態(tài),起到屏蔽外電場的作用當(dāng)空腔外部接地時,外表面的感應(yīng)電荷因接地而傳給地球,外部電場消失,起到屏蔽內(nèi)電場的作用類別導(dǎo)體外部電場不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場不影響導(dǎo)體外部最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電感應(yīng)與靜電平衡,所以做靜電屏蔽的材料只能是導(dǎo)體,不能是絕緣體【典例示范】例2下列實驗中,驗電器的金屬箔片會張開的是(

)答案

B解析

A中不會張開,金屬網(wǎng)可以屏蔽外電場。B中會張開,因為金屬網(wǎng)未接地,網(wǎng)內(nèi)的帶電體可以對外界產(chǎn)生影響。C中不會張開,因為金屬網(wǎng)已接地,網(wǎng)內(nèi)的帶電體對網(wǎng)外無影響。探究三靜電的應(yīng)用與靜電危害的防止【情境導(dǎo)引】如圖所示,在工廠里,靠近傳送帶的工人容易受到電擊。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),這是由于傳送帶在傳送過程中帶上了電。(1)為什么靠近傳送帶的物體會帶電?(2)你可以用什么方法來解決這個問題?要點(diǎn)提示

(1)傳送帶因為與被傳送的物體發(fā)生摩擦而帶電,靠近傳送帶的物體因為靜電感應(yīng)也帶上了電。(2)要避免這種電擊,可以把導(dǎo)體材料如金屬絲等摻到傳送帶材料中,讓傳送帶變成導(dǎo)體,再用適當(dāng)?shù)姆椒ò褌魉蛶Ы拥?靜電便不會積累。