静电现象的应用.ppt

7 静电现象的应用,1知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态导体的特性 2知道什么是静电屏蔽及其有关应用 3知道导体上电荷的分配规律 4了解尖端放电现象.,叠加,减弱,移动,处处为零,等势体,等势面,等势体,二、导体上电荷的分布特点 1导体内部 净电荷，净电荷分布在导体的 2在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度 ，凹陷的位置几乎 3尖端放电 (1)空气的电离：导体尖端电荷 很大，电场很强，带电粒子在 的作用下剧烈运动撞击空气分子，从而使空气分子的正负电荷 的现象 (2)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 而奔向尖端，与尖端上的电荷 ，相当于导体从尖端 的现象,外表面,没有电荷,越大,密度,强电场,分离,吸引,中和,失去电荷,没有,三、静电屏蔽 1定义：把一个电学仪器放在 的金属壳里，即使壳外有电场，由于 保持为零，外电场对壳内的仪器也不会 的现象 2实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器， 也能起到屏蔽作用.,封闭,壳内场强,产生影响,金属网,(2)静电平衡状态下导体带电的分析方法 在处理具体问题时，往往感到不能灵活运用，可以用“远近观”及“整体观”的观点来处理这类问题 “远近观”是指：处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近和较远的两端感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分因感应电荷较少，可认为无感应电荷产生，如图171所示,“整体观”是指：当把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看做是一个大导体，再用“远近观”判断它们的带电情况，如有些问题所提到的“用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体 不要认为导体内部没有电荷，用导线连接带电体内部时，小球Q就不带电，其实连接后就已成为一个整体，故小球通过导线得到了电荷，如图172所示,(2)接地导体的内部电场影响不到导体外部 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场强叠加后合场强为零 如图174所示，如果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,静电会给人们带来麻烦，甚至造成危害在印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张粘在一起，难于分开，给印刷带来麻烦；在印染厂里，棉纱、毛线、人造纤维上的静电会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降静电对现代高精密度、高灵敏度的电子设备颇有影响，带静电很多的人，会妨碍电子计算机的正常运行，会因火花放电击穿电子仪器的某些器件,静电的最大危害是，放电火花会点燃某些易燃物质，引起爆炸，专门用来装汽油、柴油等液体燃料的卡车，在灌油和运输过程中，燃油与油罐摩擦、撞击产生的静电，如果没有及时引走，一旦电荷积累相当多，达到相当高的电压(可达上千伏)，就会产生火花放电而引起爆炸雷电将使建筑物和动植物以及人受到致命的伤害，引起火灾医院手术台上，静电火花会引起麻醉爆炸煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸航天工业里，静电放电会干扰航天器的运行，甚至会造成火箭和卫星的发射失败在石化工业，因静电引起的事故屡见不鲜,【典例1】 如图175所示，长为l的导体棒水平放置，原来不带电，现将一带电量为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？,借题发挥 (1)当外电场、导体在电场中的位置或导体的形状发生变化时：感应电荷的分布会迅速变化，很快达到新的平衡(2)静电平衡时，感应电荷产生的电场与外电场在导体内部的合场强为零,【变式1】 如图176所示，点电荷A和B带电荷量分别为3.0×108 C和2.4×108 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，求球壳感应电荷在该中点处产生的电场强度,答案 5.4×105 N/C 方向由O指向A,【典例2】 如图177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v0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,解析 由于金属板处于点电荷Q形成的电场中，达到静电平衡后，金属板的上表面是一个等势面，表面上电场线是竖直向下的，所以小球受到重力、支持力、向下的电场力，合力为零，故小球做匀速直线运动电场力对小球不做功 答案 ACD 借题发挥 静电平衡的导体是一个等势体，表面为等势面，等势面与电场线又是始终垂直，故任何电荷在导体表面移动时电场力都不做功,【变式2】 (2010·汕头高二检测)如图178所示，带正电的导体球A置于原来不带电的空腔导体球B内，a、c分别为导体A、B内的点，b为导体A和B之间的一点，下列说法正确的是 ( ) Aa、b、c三点的电势都相等 Ba点的场强为零，但电势最高 Cb点的场强为零，但电势大于零 Da、b、c三点的场强都为零 解析 A球带正电，不带电的空腔B可以理解为导体的静电平衡，故EaEc0，空腔内壁感应电荷为负，外壁感应电荷为正空腔内的电场线分布为由A指向B，所以abc，Eb0，B项正确 答案 B,【典例3】 如图179所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电源时，金属管内空气电离，电离出的电子在电场力的作用下运动，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了，就此示意图，下列说法正确的是( ) AN接电源的正极 BM接电源的正极 C电场强度EBEA D电场强度EBEA,解析 电子附在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附在管壁上，说明管壁带正电荷，N接电源正极将金属棒与金属管壁看做电容器，则其内部电场线分布情况如右图所示由图可知金属棒附近的B点处电场线较密，而靠近金属管壁的A点处电场线较疏，故B处电场强度比A处电场强度大，即EBEA. 答案 AC 借题发挥 认真审题，挖掘隐含条件是分析解决问题的重要技能,【变式3】 在下列措施中，能将产生的静电尽快导走的是 ( ) A飞机轮子上搭地线 B印染车间保持湿度 C复印图片 D电工钳柄装有绝缘套,解析 飞机在飞行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量静电荷，降落时会对地面人员带来危害及火灾隐患，因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电，采取的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎；在印染工作车间也同样容易产生静电，静电会给车间带来火灾隐患，为防止火灾发生，其中安全措施之一就是车间保持湿度，从而通过湿润的空气及时导走静电；在复印图片环节中，刚好需要应用静电；电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保护电工的安全 答案 AB,感应电荷产生电场场强的计算 1(2010·温州高二检测)如图1710所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰)，下列说法中正确的是( ) AB端的感应电荷越来越多 B导体内场强越来越大 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 答案 AC,AC棒的电势一定高于D棒的电势 B若用导线将C棒的x端与D端的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流 C若将B球接地，B所带的负电荷全部流入大地 D若将B球接地，B所带的负电荷还将保留一部分,解析 由下图所示的电场线方向可知A、B、C、D的电势高低为ACDB.当用导线将C棒的x端与D棒的y端连接的瞬间，将有自由电子从电势低的D棒流向电势高的C棒，这时C与D已通过导线连接为一个导体了，静电平衡后，它们的电势相等，C的x端仍带负电，D的y端仍带正电，而C的右端及D的左端均不带电，即C右端的正电荷与D左端的负电荷中和掉了当将B球接地时，一部分自由电子从低于大地电势的B球上流向大地，而一部分电子受到D棒y端正电荷的吸引而保留在靠近y端的近端处，如果把带正电的A球移走，接地的B球上的负电荷才全部流入大地 答案 ABD,静电屏蔽的应用 3(山东烟台高二检测)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是( ) A铜丝编织的衣服不易拉破 B电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零 C电工被铜丝衣服所包裹，使体内电场强度为零 D铜线电阻小，能对人体起到保护作用 解析 高压线路的检修人员在进行高压作业时，要穿上用金属丝网制成的高压作业服，相当于把人体用金属网罩起来这样，外部电场就不会影响到人体，从而避免了感应电场对人体的伤害故选项C正确 答案 C,