2021年高中物理 1.7静电现象的应用素材 新人教版选修31

2021年高中物理 1.7静电现象的应用素材新人教版选修3-1

教学建议

本节的主要概念是静电平衡,掌握静电平衡的概念,理解静电平衡的特征是本节的重点。应用静电平衡知识,认识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象是本节的难点。做好演示实验是这堂课的关键。

金属导体放在电场中,达到静电平衡状态是一个非常快的过程,但是对这一过程的分析却十分重要。一定要带领学生共同参与讨论这一过程,使他们明白自由电荷不再定向移动的条件。这样做不仅突出了重点,也为突破难点打下基础。

带电导体的电荷分布的两个特点对于学生来说是十分深奥的问题,必须通过实验才能加深体会。

静电屏蔽现象以及静电屏蔽的应用都必须做好演示实验。

参考资料

法拉第笼是以电磁学的奠基人、英国物理学家迈克尔·法拉第的姓氏命名的一种用于演示等电位、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。它是由笼体、高压电源、电压显示器和控制部分组成,其笼体与大地连通,高压电源通过限流电阻将10万伏直流高压输送给放电杆,当放电杆尖端距笼体10 cm时,出现放电火花,根据接地导体静电平衡的条件,笼体是一个等势体,内部电场强度为零,电荷分布在接近放电杆的外表面上。

表演时先请几位观众进入笼体后关闭笼门,操作员接通电源,用放电杆进行放电演示。这时即使笼内人员将手贴在笼壁上,使放电杆向手指放电,笼内人员不仅不会触电,而且还可以体验电子风的清凉感觉。这是因为人体触电的原因是身体的不同部位存在电势差,强电流通过身体,此时手指虽然接近放电火花,但放电电流是通过手指前方的金属网传入大地的,身体各部位并不存在电势差,没有电流通过,所以没有触电的感觉。

高压带电作业操作员的防护服就是用金属丝制成的,接触高压线时形成等电势,电流不通过人体,起到保护作用。外壳接地的法拉第笼可以有效地隔绝笼体内外的电场和电磁波干扰,这叫作“静电屏蔽”。许多仪器设备采用接地的金属外壳可有效地避免壳体内外电场的干扰。