课外读物第二课时 公开课

静电现象的应用

教学设计

整体设计

教学目标

(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。

教学重点：静电平衡状态。

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。

教学过程：

(一)复习提问

1．什么是静电感应现象？

2．静电感应现象的实质是什么？

3．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？

(二)新课教学

1．电场中的导体

(1)金属导体的特征：由做热运动的正离子和做无规则热运动的自由电子组成。

(2)静电感应现象：

(3)问题：1.在源电荷的电场中引入金属导体后会对空间各点的场强有影响吗？

2．是什么作用使金属内的电子定向移动的？此移动一直进行吗？

3．静电屏蔽后金属导体内部有电场吗？

答：1.使空间电场重新分布。

2．源电荷的电场使导体内部自由电子定向移动。

3．静电平衡状态：导体(包括表面)中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态。没有。

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2．静电平衡状态下导体的特点

(1)内部场强处处为零(若不为0，则自由电子将继续移动直至合场强为0)。

(2)导体中没有自由电荷定向移动。

(3)净电荷分布在导体外表面。

实验证明：法拉第圆筒实验。

理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面。反证法：若内部有净电荷，则内部场强不为0，导体就不是处于静电平衡状态。

(4)导体表面附近的电场线与表面垂直。

(5)静电平衡时导体周围电场分布：

上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线。

3．静电屏蔽

(1)空腔导体的特点：

净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场。

(2)静电屏蔽

外部电场对内部仪器没有影响

若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响。

实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小。

若将球壳接地，则内外各不影响(较难)。

(3)应用：电学仪器和电子设备外面套有金属罩、通信电缆外面包一层铅皮、高压带电作业人员穿金属网衣、通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱。

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巩固练习

例1.AB是长为L的金属杆，P1、P2是位于AB所在直线

上的两点,位置如图所示,在P2点有一个带电量为

＋Q的点电荷，试求出金属杆上的感应电荷在P1点产

生的场强大小和方向．

解析：由于金属杆处于静电平衡状态，P1点的合场强为零，因此金属杆上的感应电荷在P1点产生的场强与点电荷＋Q在P1点产生的场强大小相等、方向相反，从而得：E＝ ，方向向右．

例2.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(与内壁不触)．外加一个水平向右的场强为E的匀强电场，对于最后的结果，下列判断正确的是(

) A.B的右端带正电，A向左偏

B.B的右端带正电，A不偏左也不偏右

C.B的左端带正电，A向右偏

D.B的左端带负电，A不偏左也不偏右

【解析】选B、D.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，而导体空腔内部由于静电屏蔽完全不受外加电场的影响，因此A不会偏转。故A、C错误，B、D正确．

课堂练习

1.当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是( ) A.外电场E0消失

B.感应电荷产生的电场E′为零

C.导体内部合场强E内 = E0 + E ′=0 D.导体表面和内部场强均为零

2. 有关静电的以下说法中正确的是( ) A．干燥天气里脱化纤衣物时常常会看到火花，听到劈啪声

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B．室内栽花种草可有效防止静电

C．高压输电导线表面要很光滑，以避免因尖端放电而损失电能

D．油罐车尾装一条拖地铁链，有利于消除静电

4．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，

用E表示球壳外任一点的场强，则 ( ) A．当＋Q在球壳中央时，E＝0 B．不论＋Q在球壳内何处，E一定为零

C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E＝0 D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E一定为零

5.如图,半径为R的均匀带正电薄球壳, 其上有一小孔A。已知壳内的场强处处为零;壳外空间的

电场,与将球壳上的全部电荷集中于球心O时在壳外产生

的电场一样。一带正电的试探电荷(不计重力)从球心以

初动能Ek0沿OA方向射出。下列关于试探电荷的动能Ek与

离开球心的距离r的关系图线,可能正确的是(

) 小结

1.任何导体在静电场中，都会处于静电平衡状态. 2.处于静电平衡状态的导体的性质

（1）内部场强处处为零，表面场强方向与表面垂直. （2）整个导体是个等势体，表面是等势面

（3）电荷只能分布在导体的外表面.

3.静电平衡的应用

1）尖端放电——避雷针

2）静电屏蔽

作业

完成学案课后作业部分

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