【图文】：第1章第7节《静电现象的应用》_百度文库
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：第1章第7节《静电现象的应用》
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【创新设计-课堂讲义】学年高中物理（人教版选修3-1）配套课件：第一章 第9讲带电粒子在电场中的运动.pptx 20页
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第一章　静电场第9讲　静电现象的应用目标定位1.知道什么是静电平衡状态，能说出处于静电平衡状态的导体
中电场的特征.2.知道静电平衡状态下导体上电荷的分布规律.3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用.栏目索引一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布二、尖端放电和静电屏蔽对点检测
自查自纠知识梳理1.静电平衡状态发生静电感应现象时，感应电荷的电场与原电场 ，使导体内部电场 ，直至为零，导体内部自由电子不再发生 的状态.2.处于静电平衡状态下导体中电场的特征(1)处于静电平衡状态的导体，内部电场 .(2)处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面 .(3)处于静电平衡状态的整个导体是个 ，它的表面是个 .叠加减弱定向移动处处为0垂直等势面等势体答案一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布3.导体上电荷的分布特点(1)导体内部 电荷，电荷只分布在导体的 .(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度 ，凹陷的位置几乎 .没有外表面越大没有电荷答案【深度思考】导体达到静电平衡状态后，导体内的电荷还在运动吗？答案　达到静电平衡后，自由电子没有定向移动，而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规则的运动.答案典例精析例1　长为l的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q的点电荷放在距棒左端R处，如图1所示.当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于________，方向为________.图1总结提升解析答案解析　导体棒在点电荷＋q的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任何一点都有两个电场，即外电场：＋q在该点形成的电场E0；附加电场：棒上感应电荷在该点形成的电场E′，达到静电平衡状态时E′＝E0.题中所求的即为E′，于是我们通过上述等式转化为求E0.总结提升总结提升(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.例2　如图2所示为一空腔球形导体(不带电)，现在将一个带正电的小金属球A放入空腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强大小E和电势φ的关系是(　)A.Ea＞Eb＞Ec，φa＞φb＞φc B.Ea＝Eb＞Ec，φa＝φb＞φcC.Ea＝Eb＝Ec，φa＝φb＝φc D.Ea＞Ec＞Eb，φa＞φb＞φcD图2解析　空腔球形导体在正电荷A的电场中感应的结果如图所示，从电场线的疏密可确定a点场强大于c点场强，而b点场强为零，故Ea＞Ec＞Eb，而沿着电场线电势降低，故φa＞φb＞φc，D选项正确.解析答案返回知识梳理1.所带电荷与导体尖端的电荷符号 的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷 ，这相当于导体从尖端 电荷.这个现象叫做 .2.把一个电学仪器放在 的金属壳(网)里，即使壳(网)外有电场，由于 保持为零，外电场对壳(网)内的仪器也不会 的现象叫静电屏蔽.相反中和失去尖端放电封闭产生影响壳(网)内场强答案二、尖端放电和静电屏蔽3.尖端放电和静电屏蔽的应用、防止：(1)尖端放电：①应用： 是利用尖端放电避免雷击的一种设施.②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：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连.避雷针光滑答案典例精析例3　如图3所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡状态后，则(　)A.B的空腔内电场强度为零 B.B不带电C.B的外表面带正电 D.B的内表面带负电图3总结提升解析答案返回解析　因为金属壳的外表面接地，所以外表面无感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，则B的内表面带负电，D对，B、C错；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，由电场叠加知，电场线的方向由A指向B，所以空腔内电场强度不为零，A错.答案　D总结提升静电屏蔽的两种情况总结提升?屏蔽外电场屏蔽内电场图示实现过程因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用总结提升最终结论导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响本质静电感应与静电平衡返回1.(静电平衡状态下导体的电场)如图4所示，一个带负电的金属球放在绝缘的支架上，处于静电平衡状态，金属球内部的场强大小为E1，若减少金属球的带电荷量，再次处于静电平衡状态后，金属球内部的场强大小为E2，则(　)A.E2＜E1
B.E2＞E1C.E2＝E1
D.无法确定C图4解析　处于静
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20页13页14页67页145页41页183页75页44页57页物理君解答120个高中物理必知问题（39-45）
中断了好久呢！物理君好忙啊！希望大家谅解！
39、什么是电势、电势能、电势差？怎样用等势面描述电场中电势的分布情况？等势面和电场线之间有什么关系？电荷在电场中所受的电场力有什么关系式？它是如何和力学知识联系起来的？电场力做功有什么特点？如何计算电场力做的功？电场力做功和电势能的变化有什么联系？它与我们在力学中学习的功能关系可以整合起来吗？
答：电势能：由于移动电荷时静电力做功与移动的路径无关，电荷在电场中也具有势能，这种势能叫做电势能。 电势差是电场中两点间的电势的差值，UAB＝φA－φB电场中某一点的电势的大小，与选取的参考点有关；电势差的大小，与选取的参考点无关。电势和电势差都是标量，单位都是伏特，都有正负值；电势的正负表示该点比参考点的电势大或小；电势差的正负表示两点的电势的高低。应用WAB＝qUAB计算时，相关物理量用正、负值代入，其结果：WAB＞0，电场力做正功；WAB＜0，电场力做负功；UAB＞0，φA＞φB；UAB＜0，φA＜φB
等势面上所有的点电势是相等的。等式面与电场线垂直。电荷在电场中所受的电场力F=Eq。 沿着电场线方向电场线方向电势降得最快,电场力做正功电势能减小,电场力做负功电势能增加。W=FS，电场力做正功，电势能变小；电场力做负功时，电势增大。它与我们在力学中学习的功能关系相同。
40、什么是静电感应和静电平衡状态？导体处于静电平衡状态时具有什么样的特点？什么叫静电屏蔽？
答：静电感应，是指当导体接近带电物体时产生的电荷分布于导体表面的现象。
一,静电平衡导体的特点
孤立的带电导体和处于感应电场中的感应导体,当达到静电平衡时,具有以下特点:
1.导体内部的场强处处为零,E内=0.没有电场线.
2.整个导体是等势体,导体表面是等势面,但导体表面的场强并不一定相同.
3.导体外部电场线与导体表面垂直,表面场强不一定为零.
4.对孤立导体,净电荷分布在外表面上,并且电荷的分布与表面的曲率有关,曲率大的地方电荷分布密.
在静电平衡状态下，不论是空心导体还是实心导体；不论导体本身带电多少，或者导体是否处于外电场中，必定为等势体，其内部场强为零，这是静电屏蔽的理论基础。
导体置于电场中时，自由电荷受力，发生定向移动，从而重新分布。重新分布的电荷在导体内产生一个与原电场反向的电场，阻碍电荷定向移动，直至最后无电荷定向移动为止，这时感应电荷电场与原电场的合场强为零。
41、什么是电容器？它是如何构造的？如何使电容器充电、放电？电容的定义式是什么？平行板电容器的表达式是什么？研究电容器问题时通常要分四步，是哪四步？静电计有什么作用？
电容器，任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体（包括导线）间都构成一个电容器。
他的构造有圆筒，平行板，还有瓷片等不同材质的电容器。将电容器连在恒定电源两极即可充电，充当电源时会放电。定义式是：C=Q/U，表达式为C=εS/4πkd 。其中，ε是一个常数，S为电容极板的正对面积，d为电容极板的距离， k则是静电力常量。研究电容器，一是正对面积，二是板件距离，三是所冲入的介电质的介电常数，四是插入金属板时的影响，
静电计，又叫电势差计或指针验电器，是中学静电实验中常用的半定量测量仪器。
42、什么是加速电场？带电粒子在加速电场中运动时，可以采用什么方法求解？什么是偏转电场？带电粒子在偏转电场中的运动一般采用什么方法求解？你会求粒子偏转的侧位移吗？你会求它的偏转方向吗？如果将这两种电场复合起来你会求解打到荧光屏上的点的位置吗？如果两极板之间加上交变电压，你知道该如何处理吗？你了解电场中的等效重力场吗？
答：加速电场就是与电荷速度方向平行的电场.带电粒子在加速电场中运动时，可以采用电场力来求加速度或者通过电势能转化的方法求解。偏转电场就是和电荷速度方向垂直的电场，一般根据类平抛的方法求解。粒子偏转的侧位移就是通过加速度和时间来求，偏转方向由速度的变偏转量除以原方向速度来求。两种电场符合起来时，一般就是电子荧光屏的原理，如果两个极板上加上交变电压时，我们一般认为粒子的瞬时速度很大，极板的电压在电子射入和射到屏幕上的时间段内，电压恒定在某个值不变。电场中的等效重力场是由于，当匀强电场和带电粒子固定后，粒子受力就变成了恒力，如果方向是竖直向下的话，那么和重力的效应是一样的，电场也就等效成了重力场。
43.什么是电流？电流产生的条件是什么？方向是如何规定的。如何利用电流强度的定义式计算金属导体、电解液中的电流大小？如何利用电流强度的定义式计算带电粒子在点电荷电场及匀强磁场中做圆周运动时的等效电流？电流按照方向和大小怎样分类？
答：电流，是指电荷的定向移动。电源的电动势形成了电压，继而产生了电场力，在电场力的作用下，处于电场内的电荷发生定向移动，形成了电流。电流产生要有电势差，要有闭合回路才能产生电流。方向以正电子移动方向为正。
它的定义为单位时间内通过导体某一截面电荷量的代数和，也就是I（安）=Q电荷量（库仑）/电流通过的时间T（秒）
对于在点电荷和匀强磁场中做圆周运动时，把粒子受到的电场力和洛伦兹力和向心力建立联系，用带有速度等的式子表达。
电流分为交流电流和直流电流。
交流电：大小和方向都发生周期性变化。生活中插墙式电器使用的是民用交流电源。
直流电：方向不随时间发生改变。生活中使用的可移动外置式电源提供的的是直流电。
交流电在家庭生活、工业生产中有着广泛的使用，生活民用电压220V、通用工业电压380V，都属于危险电压。
直流电一般被广泛使用于手电筒（干电池）、手机（锂电池）等各类生活小电器等。干电池（1.5V）、锂电池、蓄电池等被称之为直流电源。因为这些电源电压都不会超过24V，所以属于安全电源。
44.部分电路欧姆定律的内容是什么？它适用于什么情况？如何通过伏安特性曲线确定电阻的大小？电阻的大小与哪些因素有关？金属导体的电阻率和哪些因素有关？判断金属导体形变后电阻的变化问题，需要抓住的关键是什么？
答：部分电路欧姆定律公式：I=U/R 其中：I、U、R——三个量是属于同一部分电路中同一时刻的电流强度、电压和电阻。 由欧姆定律所推公式: 串联电路： I总=I1=I2(串联电路中，各处电流相等) U总=U1+U2（串联电路中，总电压等于各处电压的总和） R总＝R1+R2+......+Rn U1：U2=R1：R2 并联电路： I总=I1+I2（并联电路中，干路电流等于各支路电流的和） U总=U1=U2 （并联电路中，各处电压相等） 1/R总=1/R1+1/R2 I1：I2=R2：R1 R总=R1·R2（R1+R2） R总=R1·R2·R3：R1·R2+R2·R3+R1·R3 即1/R总=1/R1+1/R2+……+1/Rn I＝Q／T 电流＝电荷量／时间 (单位均为国际单位制） 也就是说：电流＝电压/ 电阻 或者 电压＝电阻×电流『只能用于计算电压、电阻，并不代表电阻和电压或电流有变化关系』 欧姆定律通常只适用于线性电阻，如金属、电解液（酸、碱、盐的水溶液）。伏安特性曲线如果横轴是电流，纵轴是电压，则越陡峭电阻越大；反之，则越小。电阻大小首先与材料有关就是电阻率，电阻与电阻率成正比；电阻材料的长度有关，相同材料横截面积相等长度越长电阻越大；电阻与横截面积有关，相同材料长度相同，面积越小电阻越大；电阻还与温度有关，一般情况下是温度越高电阻越大。导体的电阻率只和导体的材料有关,还有温度,一般来说是材料决定的。判断金属形体变化前后电阻的关系，要注意金属的质量未生变化，那么在横截面积变化的同时，长度也在发生变化。
45.什么是电功、电功率，其表达式是什么？有关用电器安全工作的题目的解题方法是什么？电阻产生的热量及热功率如何计算？一般情况下电功和电热有何关系？什么是纯电阻电路、非纯电阻电路？常见的非纯电阻电路有哪些？电动机一定是非纯电阻电路吗？求解电动机电路的关键是什么？
答：电能可以转化成多种其他形式的能量。电能转化成多种其他形式能的过程也可以说是电流做功的过程，有多少电能发生了转化就说电流做了多少功，即电功是多少。电功率指做功的快慢。p=w/t。用电器安全工作时一般就是功率乘以时间。电阻产生的热量和热功率通过电流或者通过其它功推断来算。一般，在电功产生时，都会产生热功。纯电阻电路指电能全部转向热能的电路，而非纯电阻电路会有其他形式的能力产生，比如转动的电动机的电路，还有动能产生。常见的非纯电阻电路有转动的电动机电路，含有音箱的电路等。当电动机通电但是不旋转时，就变成了纯电阻电路。求解电动机电路的关键要掌握住各种能量形式的转化。
知识要点：
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(物理君原创文章。)
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静电平衡负电荷与外电场场强方向相同如何抵消电场强度
风飘飘xy04
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导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态.　　均匀导体达到静电平衡的条件是导体内部的合场强处处为零.（受电场力平衡） 　　导体的特点是它具有可以自由移动的电荷,这些自由电荷在电场中受力后会做定向运动,而“静电平衡”指的是导体中的自由电荷所受的力达到平衡而不再做定向运动的状态.静电平衡内部电场的特点：　　处于静电平衡状态的导体其内部合场强为零.　　处于静电平衡的导体,其外部表面附近任何一点的场强方向跟该点的表面垂直.　　处于静电平衡状态的整个导体是个等势体,它的表面是个等势面.地球是一个极大的导体,可以认为处于静电平衡状态,所以它是一个等势体.
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