人教版高中物理必修三《靜電的防止與利用》靜電場(chǎng)及其應(yīng)用PPT教學(xué)課件。共69頁(yè)。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
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
對(duì)靜電平衡的理解
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?chē)渌雍说淖饔枚蔀樽杂呻娮樱饘倮锸ネ鈱与娮拥脑雍酥荒茉谄胶馕恢酶浇鰺o(wú)規(guī)則的振動(dòng)，而大量的自由電子能在整塊金屬中做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)．
2．放入電場(chǎng)的導(dǎo)體中的自由電子怎樣移動(dòng)？電子的移動(dòng)最終會(huì)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(chǎng)強(qiáng)為E0的靜電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)自由電子便受到與場(chǎng)強(qiáng)E0方向相反的電場(chǎng)力作用，除了做無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)，自由電子還要向電場(chǎng)E0的反方向做定向移動(dòng)，并在導(dǎo)體的一個(gè)側(cè)面集結(jié)，使該側(cè)面出現(xiàn)負(fù)電荷，而相對(duì)的另一側(cè)出現(xiàn)“過(guò)剩”的等量的正電荷，導(dǎo)體沿著電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)E0方向相反的場(chǎng)強(qiáng)E′，在導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)可表示為E內(nèi)＝E0＋E′，因附加電場(chǎng)E′與外電場(chǎng)E0方向相反，疊加的結(jié)果削弱了導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)，隨著導(dǎo)體兩側(cè)感應(yīng)電荷繼續(xù)增加，附加電場(chǎng)E′增加，合場(chǎng)強(qiáng)E內(nèi)將逐漸減小，當(dāng)E內(nèi)＝0時(shí)，自由電子的定向運(yùn)動(dòng)也就停止了，這時(shí)就達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)．
探究總結(jié)
1．靜電平衡的實(shí)質(zhì)：在達(dá)到靜電平衡的過(guò)程中，外電場(chǎng)引起導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動(dòng)使導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外電場(chǎng)方向相反，使合場(chǎng)強(qiáng)減小，隨著感應(yīng)電荷的持續(xù)增加，合場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，直至合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷的定向移動(dòng)停止．
2．靜電平衡的條件：導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)為零，即E合＝0．
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(chǎng)強(qiáng)E′與周?chē)妶?chǎng)場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)E合為零，但導(dǎo)體表面的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零．
②電場(chǎng)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(méi)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(méi)有電荷，如圖乙所示．
靜電屏蔽的兩種情況
1．空腔導(dǎo)體在外電場(chǎng)中處于靜電平衡，其內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)總等于零，外電場(chǎng)不對(duì)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(shí)，它的內(nèi)表面將產(chǎn)生等量異號(hào)的感應(yīng)電荷．如果外殼不接地則外表會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)部帶電體等量同號(hào)的感應(yīng)電荷，此時(shí)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)將對(duì)外界產(chǎn)生影響，這時(shí)空腔導(dǎo)體只能對(duì)外電場(chǎng)屏蔽，卻不能屏蔽內(nèi)部帶電體對(duì)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(shí)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(guò)接地線流入大地．外界對(duì)殼內(nèi)無(wú)法影響，內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影響也隨之消除，這種屏蔽叫作全屏蔽．
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