人教版高中物理必修三《靜電的防止與利用》靜電場及其應用PPT教學課件。共69頁。
學習目標
1．知道什么是靜電平衡狀態，理解處于靜電平衡狀態導體的特性
2．知道什么是靜電屏蔽及相關應用
3．知道靜電平衡下導體電荷的分布規律
4．了解尖端放電現象
對靜電平衡的理解
1．金屬導體的微觀結構如何？
【答案】金屬導體中，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圍其他原子核的作用而成為自由電子．金屬里失去外層電子的原子核只能在平衡位置附近做無規則的振動，而大量的自由電子能在整塊金屬中做無規則的熱運動．
2．放入電場的導體中的自由電子怎樣移動？電子的移動最終會出現什么樣的結果？
【答案】(1)將呈電中性狀態的金屬導體放入場強為E0的靜電場中，導體內自由電子便受到與場強E0方向相反的電場力作用，除了做無規則熱運動，自由電子還要向電場E0的反方向做定向移動，并在導體的一個側面集結，使該側面出現負電荷，而相對的另一側出現“過剩”的等量的正電荷，導體沿著電場強度方向兩端出現等量異種電荷．
(2)等量異種電荷在導體內部形成與場強E0方向相反的場強E′，在導體內任一點的場強可表示為E內＝E0＋E′，因附加電場E′與外電場E0方向相反，疊加的結果削弱了導體內部的電場，隨著導體兩側感應電荷繼續增加，附加電場E′增加，合場強E內將逐漸減小，當E內＝0時，自由電子的定向運動也就停止了，這時就達到了靜電平衡狀態．
探究總結
1．靜電平衡的實質：在達到靜電平衡的過程中，外電場引起導體內自由電荷的定向移動使導體兩側出現感應電荷，感應電荷的電場和外電場方向相反，使合場強減小，隨著感應電荷的持續增加，合場強逐漸減小，直至合場強為零，自由電荷的定向移動停止．
2．靜電平衡的條件：導體內部的合場強為零，即E合＝0．
3．靜電平衡狀態的特點
(1)處于靜電平衡狀態下的導體的特點
①導體內部某處感應電荷產生的場強E′與周圍原電場場強E大小相等，方向相反，兩者相互抵消，導體內部處處合場強E合為零，但導體表面的電場強度不為零．
②電場線與導體表面垂直．
(2)靜電平衡狀態下的導體的電荷分布特點
①凈電荷都分布在導體的表面，導體內部沒有凈電荷．
②感應電荷分布于導體兩端，電性相反，電量相等，遠同近異，如圖甲所示．
③凈電荷在導體表面分布不均勻，導體表面尖銳處電荷分布密集，平滑處電荷分布稀疏，凹陷處幾乎沒有電荷，如圖乙所示．
靜電屏蔽的兩種情況
1．空腔導體在外電場中處于靜電平衡，其內部的場強總等于零，外電場不對其內部空間發生任何影響．若空腔導體內有帶電體，在靜電平衡時，它的內表面將產生等量異號的感應電荷．如果外殼不接地則外表會產生與內部帶電體等量同號的感應電荷，此時感應電荷的電場將對外界產生影響，這時空腔導體只能對外電場屏蔽，卻不能屏蔽內部帶電體對外界的影響，所以叫外屏蔽．
2．如果外殼接地，即使內部有帶電體存在，這時內表面感應的電荷與帶電體所帶的電荷的代數和為零，外表面產生的感應電荷通過接地線流入大地．外界對殼內無法影響，內部帶電體對外界的影響也隨之消除，這種屏蔽叫作全屏蔽．
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