1、第 7 节 静电现象的应用第一章 静电场 1.知道静电感应产生的原因 2.理解静电平衡状态，掌握导体处于静电平衡状态时它内部的电场强度及电荷分布特性(重点难点)3.知道静电屏蔽及其作用 4.了解尖端放电现象第一章 静电场【基础梳理】一、静电平衡状态下导体的电场1静电感应现象：把导体放入电场，导体内部的_在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现_电荷的现象2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_，导体内的自由电子不再发生_的状态自由电子异种等于0定向移动3静电平衡状态的特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场强度_(2)处于静电平衡状
2、态的导体，外部表面附近任何一点的电场强度方向必与这点的表面_(3)处于静电平衡状态的整个导体是个_，导体的表面是个_处处为0垂直等势体等势面二、导体上电荷的分布静电平衡时，导体上的电荷分布有以下两个特点：1导体内部_电荷，电荷只分布在导体的_2在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度_，凹陷的位置几乎_三、尖端放电和静电屏蔽1电离：导体尖端的电荷密度_，附近的电场强度_，空气中的带电粒子剧烈运动，使空气分子被撞“散”而使正负电荷_的现象没有外表面越大没有电荷很大很强分离2尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷_，相当于导体从尖端失去电荷的现象3 静 电 屏 蔽：静
3、 电 平 衡 时，导 体 壳 内 空 腔 里 的 电 场_，外电场对壳内不会产生影响中和处处为04尖端放电和静电屏蔽的应用、防止(1)尖端放电应用：_是利用尖端放电避免雷击的一种设施防止：高压设备中导体的表面尽量_会减少电能的损失(2)静电屏蔽的应用电学仪器和电子设备外面会有金属罩，通信电缆外面包一层铅皮，可以防止外电场的干扰电工高压带电作业时，穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋子，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业避雷针光滑【自我检测】判断正误(1)处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场与附加电场的矢量和为零，即导体内部的电场强度处处为零()(2)静电平衡时，导体内部表现为电中性电荷都
4、分布在外表面，导体内部没有净电荷.()(3)一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，不具有静电平衡的特点.()提示：(1)(2)(3)探究思考 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？提示：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 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
5、两端出现等量异种电荷，如图乙所示 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E0E，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)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：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，EE0.(3)处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一点的电场强度方向
6、与这点的表面有什么关系？提示：垂直假如导体表面的电场强度方向与该点的表面不垂直，则沿表面有电场强度的切向分量，在导体表面的自由电荷将受到库仑力的作用而发生定向移动，这与静电平衡相矛盾，故外部表面附近任何一点的电场强度方向与这点的表面相垂直(4)处于静电平衡状态的导体，其电势情况是怎样的？提示：处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零，表面电场强度垂直于导体表面因此，当在导体内部移动电荷时，就不受库仑力作用，没有库仑力做功，根据 WqU 得 U0，即导体内任意两点间的电势差为零，即等电势所以电场中的导体是一等势体，导体的表面是一等势面 对静电平衡的理解1静电平衡状态的实质：由于静电感应，在导
7、体两侧出现等量异种感应电荷，感应电荷在导体内部形成与电场 E0 反向的电场E，在导体内任一点 EE0，使得合电场强度 E 内0.2对孤立带电导体的理解：孤立带电导体，达到静电平衡时，有两个基本特点：一是导体内部的电场强度处处为零，二是导体所带电荷只能分布在导体的外表面上导体内部电场强度为零的本质是：导体表面所带全部电荷在内部任一处产生的电场强度的矢量和为零3对静电平衡时导体上电荷的分布的理解(1)实心导体：导体内部无电荷，电荷只分布在导体外表面上(2)空腔导体：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面上(内表面无电荷)；空腔内有电荷时，内表面因静电感应出现等量的异号电荷，外表面有感应电荷4静电平衡的导
8、体的电势：处于静电平衡的导体是等势体，表面是等势面，所以导体表面的电场线应与导体表面垂直命题视角 1 对静电平衡现象的应用(2019 山东日照一中月考)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()Aa 端的电势比 b 端的高Bb 端的电势比 d 点的低Ca 端的电势不一定比 d 点的低D杆内 c 处电场强度的方向由 a 指向 b思路点拨(1)沿电场线方向电势降低(2)静电平衡时，导体内部电场强度处处为 0，表面是等势面 解析 首先画出电场线，沿电场线方向电势降低，b 端电势比d 点低，B 选项正确；金属杆 ab 在静电平衡后是一个等势体，a 端电势
9、等于 b 端电势，都比 d 点低，A、C 选项均错误；静电平衡后的导体内部电场强度处处为零，D 选项错误 答案 B 命题视角 2 静电平衡现象中电荷分布的分析(多选)如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器 A 和一个带正电荷的空腔导体 B.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是()A用取电棒 C(带绝缘柄的导体棒)先跟 B 的内壁接触一下后再跟 A 接触B用取电棒 C 先跟 B 的外壁接触一下后再跟 A 接触C用绝缘导线把验电器 A 跟取电棒 C 的导体部分相连，再把取电棒 C 与 B 的内壁接触D使验电器 A 靠近 B思路点拨 静电平衡时电荷分布在导体外表面 解析 A 项中取电棒先和
10、B 的内壁接触后，由于 B 的内壁本身没有电荷，所以再接触 A 时验电器箔片不张开；B 项中可以使 C 球带电，从而使 A 带电；C 项中用绝缘导线实际上是将验电器 A 和 B 连成了一个导体，A 因接触而带电；D 项中是感应起电所以 B、C、D 项正确 答案 BCD【题组过关】1(2019广西融水中学高二段考)如图所示，Q 为一带正电的点电荷，P 为原来不带电的枕形金属导体，a、b 为导体内的两点当导体 P 处于静电平衡状态时()Aa、b 两点的电场强度大小 Ea、Eb 的关系为 EaEbBa、b 两点的电场强度大小 Ea、Eb 的关系 EaEbDa、b 两点的电势大小 a、b 的关系 ab
11、解析：选 C.当导体 P 处于静电平衡状态时，导体内部电场强度处处为零，故 a、b 两点的电场强度大小 Ea、Eb 的关系为 EaEb0，故 A、B 错误；感应电荷在 a、b 两点产生的电场强度与点电荷在 a、b 两点产生的电场强度等大反向，则感应电荷在a、b 两点产生的电场强度在大小 Ea 和 Eb 的关系是 EaEb，选项 C 正确；处于静电平衡的导体是一个等势体，则 a、b 两点的电势大小 a、b 的关系为 ab，故 D 错误2.(2019辽宁大连三中高二期中)如图所示，将一个带正电的小球 Q 放在本身不带电的导体 AB 靠近 A 端一侧，由于静电感应，导体的 A、B 两端分别出现负、正
12、感应电荷则以下说法中正确的是()AA 端接一下地，导体将带正电荷BA 端接一下地，导体将带负电荷C导体的 A 端电势低，B 端电势高D导体上的感应电荷在导体内部产生的电场强度为 0解析：选 B.到达静电平衡状态以后，A 处带负电，B 处带正电，当 A 端接一下地，会使大地的电子流入枕形导体，导体 B 处电荷被中和，则导体将带负电，故 A 错误，B 正确；枕型导体在带正电的小球附近时，枕型导体上的自由电子会向金属棒的左边运动，金属棒的右端因少了多余的电子而带正电，左端因多余电子而带负电；但导体是个等势体，故 C 错误；到达静电平衡状态以后，导体内部的电场强度处处为 0，导体上的感应电荷在导体内部
13、产生的电场强度不为零，故 D 错误 对静电屏蔽的理解和应用1导体外部的电场影响不到导体内部(1)静电屏蔽的本质是静电感应，导体外面的电场不影响导体内部，是因为外电场与导体表面的感应电荷在导体内部任一点的电场强度叠加后合电场强度为零(2)把验电器靠近带电体，箔片会张开(如图甲)，但如果把验电器置于金属网罩内，再靠近带电体，箔片不再张开(如图乙)，说明网罩内不受外电场的影响2接地导体的内部电场影响不到导体外部(1)接地导体的内部电场不影响导体外部，是因为导体外部的感应电荷都被排斥入地，在只有施感电荷和内壁感应出的异种电荷的情况下，两部分电荷在导体外部任何一点的电场强度叠加后合电场强度为零(2)如果
14、一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷q，由于静电感应，导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷，其电场线分布如图甲所示；当把导体球壳接地后，q 在壳内的电场对外部空间就没有影响了，此时的电场线分布如图乙所示(1)接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响(2)空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间产生影响(2019湖南衡阳高二期中)如图所示，将悬挂在细线上的带正电的小球 A 放在不带电的金属空心球 C 内(始终不与球接触)，现将一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球 B 放在 C 附近，待稳定后，以下说法正确的是()AA 对 B
15、 无静电力作用，B 对 A 无静电力作用BA 向左偏离竖直方向，B 向右偏离竖直方向CA 对 B 的静电力向左，B 对 A 的静电力向右DA 的位置不变，B 的位置也不变解析 A 在空心金属球内，由于静电感应，使得 C 外表面带正电，BC 相互吸引，所以 B 向右偏；而金属空腔可以屏蔽外部电场，所以 B 的电荷对空腔 C 的内部无影响，即 AB 之间无相互的静电力，所以 A 位置不变 答案 A 如图所示，A 为空心金属球，B 为金属球，A、B 原来不带电，将另一带正电荷的小球 C 从 A 球开口处放入 A 球中央，不接触 A 球，然后用手接触一下 A 球，再用手接触一下 B 球，再移走 C 球
16、，则()AA 球带负电荷，B 球带正电荷BA 球带负电荷，B 球不带电CA、B 两球都带负电荷DA、B 两球都带正电荷解析：选 B.首先带正电荷的小球 C 从 A 球开口处放入 A 球中央根据静电感应现象可知，A 球内表面带负电荷，外表面带正电荷用手接触 A 相当于把 A 接地，由大地传导过来的电子与 A 球外表面正电荷中和，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用手接触 B 时，无电荷移动，B 球不带电当带正电荷的 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，所以此时 A 球带负电荷由上述可知，选项 B 正确1
17、(2019广东汕头高二期中)生活中为了避免火花放电的危害，会采取一些措施，下列哪些情况属于避免火花放电()A运油车的尾部有一条铁链接触到地面B电子打火机点火时C发电厂排放废气时先进行静电除尘D为了油漆较均匀采用静电喷涂解析：选 A.油罐车上的搭地铁链是为了把产生的静电导走，避免火花放电造成的危害，故 A 正确；电子打火机点火时，发电厂排放废气时先进行静电除尘以及为了油漆较均匀采用静电喷涂，这些都是利用了放电原理，则选项 B、C、D 错误2.(2019山西晋中平遥中学高二期中)如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形金属导体放在正电荷形成的电场中导体处于静电平衡时，下列说法正确的是()AA、B 两点
18、感应电荷产生的电场强度都为零B若该枕形导体处在匀强电场中，则 A、B 两点感应电荷产生的电场强度相等CA 点电势大于 B 点电势D当电键 S 闭合时，正电荷从导体沿导线向大地移动解析：选 B.枕形导体在点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，达到静电平衡后，枕形导体内部出现的感应电荷的附加电场，正好与点电荷产生的电场抵消，内部电场强度处处为零；若该枕形导体处在匀强电场中，则 A、B 两点感应电荷产生的电场强度相等，故 B 正确，A 错误；导体处于静电平衡时，枕形导体是个等势体，即导体左端电势等于右端电势，则有 A 点电势等于 B 点电势，故 C 错误；枕形导体在带正电的小球附近时，枕形
19、导体上的自由电子会向左边运动，金属棒的左端因有了多余的电子而带负电，右端因缺少电子而带正电；当电键 S 闭合时，导体就会与大地连接，会使大地的电子流入枕形导体，故 D 错误3.(2019江西南昌二中高二月考)带负电的空心金属球壳置于绝缘支架上，将 4 个原来不带电的金属小球按图示位置放置，A 球用绝缘轻绳竖直悬挂，B 球接地，C 球用导线与球壳内部相连，D 球与球壳内部接触设大地及无穷远处电势为零，当达到静电平衡时，下列说法正确的是()A由于静电感应，A 球带正电BB 球接地带负电，但电势为零CC 球不带电，但电势与球壳电势相等DD 球不带电，但电势小于零解析：选 D.由于静电感应，A 球的左
20、右两端带上不同的电荷，但整体不带电，故 A 错误；由于静电感应，B 球带正电，但电势和大地的电势相等，为零，故 B 错误；C 球在金属球壳的外部，会带上与球壳相同的电荷，故 C 错误；D 球在球壳的内部，与球壳接触后成为球壳内部的一部分，所以 D 不带电，电势与球壳电势相同，电势小于零，故 D 正确4.(多选)(2019衡水高二检测)如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球 A 放在不带电的金属空心球壳 B 内(与内壁不接触)外加一个水平向右的电场强度为 E 的匀强电场，对于最后的结果，下列判断正确的是()AB 的右端带正电，A 向左偏BB 的右端带正电，A 不偏左也不偏右CB 的左端带正电，A 向右偏DB 的左端带负电，A 不偏左也不偏右解析：选 BD.导体空腔处于外电场中时，由于静电感应的作用，导体球壳的左端将感应出负电荷，右端将感应出正电荷，而导体空腔内部完全不受外加电场的影响，故 A 不会偏转，故 A、C 错误，B、D 正确本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放