原因:因为在尖端附近强电场的作用下空气中残留的离子会发生激烈的运动。在激烈的运动过程中它们和空气分子相碰时,会使空气分子电离,从而产生大量新的离子,这就使空气边得易于导电。与尖端上电荷同号的离子受到排斥而飞向远方,蜡烛的火焰偏移就是受到这种离子形成的"电风"吹动的结果。
在强电场作用下,物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端,弯曲很厉害处)附近,等电位面密,电场强度剧增,致使这里空气被电离而产生气体放电现象,称为电晕放电.而尖端放电为电晕放电的一种,专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象
(2)闪电防护
雷鸣电闪时在室外的人,为防雷击,应当遵从四条原则.
一是人体应尽量降低自己,以免作为凸出尖端而被闪电直接击中
二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因"跨步电压" 造成伤害.所谓跨步电压是雷击点附近,两点间很大的电位差,如若人的两脚分得很开,分别接触相距远的两点,则两脚间便形成较大的电位差,有强电流通过人体使人受伤害.
三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近,不可手持金属体高举头顶.
四是不要进水中,因水体导电好,易遭雷击.
总之,应当到较低处,双脚合拢地站立或蹲下,以减少遭遇雷的机会.
(3)介绍几种避雷针和武当雷火炼殿
2.静电屏蔽
实验一:
通过高中物理课本(人教版修订本)序言中的一个实验引入新课,课本中是用感应起电机给装有小鸟的金属笼带电,而金属笼中的小鸟安然无恙,此处为了加强实验的演示效果和方便操作,将感应起电机换成用高压感应线圈对金属笼放电,提出问题,让学生带着问题开始思考和学习。
1.静电感应
实验二:静电感应实验
这一段的教学主要采用学生观察实验并加以解释的方法,让学生建立静电感应的概 念,并明白感应电荷的含义。
放入电场中的导体,导体内部的自由电荷由于受到电场力的作用,将在导体内部重新分布,这种放在电场中的导体,自由电荷重新分布的现象,叫静电感应现象。此时导体两端出现的电荷叫感应电荷。
2.静电平衡
A.此处用以下几个问题,让学生结合课本研究静电平衡的过程
(1) 右图中" "表示放入匀强电场E0中的一段导体中的一些自由电子,匀强电场E0方向水平向右,请在右图中作出匀强电场E0对这些自由电荷的电场力的示意图。
(2)你认为这些自由电子在电场力的作用下将向那一端迁移,迁移的结果将使导体左右两侧分别堆积何种感应电荷?
(3)感应电荷建立的电场分布情况如何,请在图中画出感应电荷建立的电场电场线的大致势布。
(4)请在图中画出感应电荷建立的电场对这些自由电子的电场力示意图。
(5)随着两端堆积的电荷越来越多,感应电荷的电场越来越强,最终是否还会有电荷的定向移动?
(6)最终感应电荷建立的电场与外电场叠加,导体内部场强应为多少?
B.最终引导学生得出结论:
(1) 标志:自由电荷停止定向移动。
(2) 特点:导体内部场强处处为零。
3.静电屏蔽
(1) 根据处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零的特点,引导学生理解静电屏蔽的含义:导体壳可以保护它所包围的区域,使这个区域不受外电场的影响,这种现象叫静电屏蔽。
实验三:静电屏蔽实验
用感应起电机让金属导体球带电,导体球能够使放在它附近的验电羽张开,而用金属网罩将验电羽罩住之后,让金属导体球带电,验电羽将不会受到任何影响,此处让学生观察实验现象并能够合理解释。
该实验由学生自己动手做,亲自感受静电屏蔽并能做出合理的解释。
实验四:法拉第笼实验
用高压电电击金属网做成的金属笼,笼内站一人,笼内的人不受任何影响,而且可以用手触摸金属笼内壁,不会受任何影响。
(2) 静电屏蔽的应用
①高压带电作业时所用的屏蔽服。
让学生观察工人高压作业的图片,让学生想象屏蔽服的结构并作出解释。
②通信电缆外面包一层铅皮。
(3) 空腔导体外部的屏蔽。
实验五:用感应起电机给金属导体球带电,导体球与一个验电羽用一个金属笼罩住,另一个验电羽放在金属笼外,当给导体球带电时,内外两个验电羽都张开,当把金属笼接地时,笼内验电羽依然张开,而笼外验电羽不张开。
该实验由学生自己动手做实验,引导学生总结出:不接地时,笼内外场强均不为零,而金属笼接地后,笼内场强不为零,而笼外场强为零。
(由老师引导学生分析球壳内部放入点电荷,分析不接地时电场的分布情况,再分析接地后电场的分布情况,从而作出解释)