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選修3-1第一章第7、8節靜電現象的應用;電容器的電容.doc 25頁

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  • 上傳作者 曉風殘月(上傳創作收益人)
  • 發布時間:2020-04-08
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高中物理 選修3-1第一章 第7、8節 靜電現象的應用;電容器的電容 編稿老師 劉汝發 一校 楊雪 二校 黃楠 審核 王紅仙 靜電平衡的特征及應用 考點突破: 知識點 考綱要求 題型 說明 靜電平衡的特征及應用 1. 理解什么是靜電平衡狀態; 2. 掌握處于靜電平衡狀態下的導體的特點; 3. 知道靜電屏蔽及其應用。 選擇題 計算題 本知識點屬于高考重點,常以靜電感應為基礎,考查場強的疊加,重點考查處于靜電平衡狀態下的導體的特征。 二、重難點提示: 重點: 1. 理解什么是靜電平衡狀態; 2. 掌握處于靜電平衡狀態下的導體的特點。 難點:靜電屏蔽現象。 1. 靜電感應 把金屬導體放在外電場中,由于導體內的自由電子受電場力作用產生定向移動,使得導體兩端出現等量的異種電荷,這種由于導體內的自由電子在外電場力作用下重新分布的現象叫作靜電感應。(在靠近帶電體端感應出異種電荷,在遠離帶電體端感應出同種電荷)。 由帶電粒子在電場中受力去分析。靜電感應可從兩個角度來理解: = 1 \* GB3 ①根據同種電荷相排斥,異種電荷相吸引來解釋; = 2 \* GB3 ②也可以從電勢的角度來解釋,導體中的電子總是沿電勢高的方向移動。 2. 靜電平衡 (1)靜電平衡 發生靜電感應后的導體,兩端面出現等量感應電荷,在導體內部,感應電荷產生一個附加電場,這個與原電場方向相反,當增大到與原電場等大時,導體內合場強為零,自由電子定向移動停止,這時的導體處于靜電平衡狀態。 注意:沒有定向移動不是說導體內部的電荷不動,內部的電子仍在做無規則的運動。 (2)處于靜電平衡狀態下的導體的特點 ①內部場強處處為零,電場線在導體內部中斷。導體內部的電場強度是外加電場和感應電荷產生的電場這兩種電場疊加的結果。 ②整個導體是等勢體,表面是個等勢面;導體表面上任意兩點間電勢差為零。 (因為假如導體中某兩點電勢不相等,則這兩點有電勢差,那么電荷就會定向運動) ③表面上任何一點的場強方向都跟該點表面垂直;(因為假如不是這樣,場強就有一個沿導體表面的分量,導體上的電荷就會發生定向移動,這就不是平衡狀態了) ④凈電荷分布在導體的外表面,越尖銳的位置,電荷的密度越大,凹陷的位置幾乎沒有電荷,內部沒有凈電荷。曲率半徑小的地方,面電荷密度大,電場強,這是避雷針的原理。 3. 尖端放電 (1)空氣的電離:導體尖端電荷密度大,電場很強,帶電粒子在強電場作用下劇烈運動撞擊空氣分子,從而使分子的正負電荷分離的現象。 (2)尖端放電:所帶電荷與導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,相當于導體從尖端失去電荷的現象。 4. 靜電屏蔽 (1)定義:把一個電學儀器放在封閉的金屬殼里,即使殼外有電場,由于殼內場強保持為零,外電場對殼內的儀器也不會產生影響的現象。 (2)靜電屏蔽的兩種情況及本質 ①導體內部不受外部電場的影響。 ②接地的封閉導體殼內部電場對殼外空間沒有影響。 本質:兩種情況中,屏蔽的本質是靜電感應,使得某一部分空間場強為零,不受電場影響。 例題1 長為L的導體棒原來不帶電,現將一帶電量為+q的點電荷放在距導體棒左端R處,如圖所示,當導體棒達到靜電平衡后,棒上感應電荷在棒內中點處產生的場強大小等于________,方向________。 思路分析:導體處于靜電平衡狀態時,導體內部合場強為零,這是點電荷+q所形成的電場與棒兩端出現的感應電荷所形成的附加電場在棒中疊加的結果,即E合=E1+E2=0。 因此可通過計算點電荷+q產生的電場E1來確定感應電荷所形成的電場E2的大小和方向。點電荷+q在棒內中點處產生的場強由E=k,得,方向向右,由該點合場強為零知,感應電荷在棒內中點處產生的場強大小為,方向向左。 答案:,向左 例題2 將懸掛在細線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(不與球接觸),另有一個懸掛在細線上的帶負電的小球B向C靠近,如圖所示,于是有(  ) A. A向左偏離豎直方向,B向右偏離豎直方向 B. A的位置不變,B向右偏離豎直方向 C. A向左偏離豎直方向,B的位置不變 D. A和B的位置都不變 思路分析:帶正電的小球A放在不帶電的空心球C內,由于靜電感應,空心球外殼帶正電,內壁帶負電,因此B所在處有電場,所以B在電場力作用下向右偏而靠近C;由于空心球能屏蔽B球的電場,所以,A所在處場強為零,故A球不受電場力,位置不變。 答案:B 【方法提煉】導體接地問題的理解方法——“等效法” 對于導體接地問題,我們可以利用“等效法”理解,導體接地后,把導體和大地等效為一個整體,導體是“近端”,大地是“遠端”,“近端”感應出異種電荷,“遠端”感應出同種電荷,在遠端和近端之間無電場。 滿分訓練:在一個導體球殼內放一個電荷量

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