静电平衡现象的应用

高中物理 静电平衡的特征及应用

一、考点突破： 知识点 考纲要求 题型 说明 本知识点属于高考重点，常以静电感应为基础，考查场强的叠加，重点考查处于静电平衡状态下的导体的特征。 1. 理解什么是静电平衡状态； 静电平衡2. 掌握处于静电平衡状态下的导体的的特征及特点； 应用 3. 知道静电屏蔽及其应用。 选择题 计算题 二、重难点提示： 重点： 1. 理解什么是静电平衡状态； 2. 掌握处于静电平衡状态下的导体的特点。 难点：静电屏蔽现象。 1. 静电感应 把金属导体放在外电场E外中，由于导体内的自由电子受电场力作用产生定向移动，使得导体两端出现等量的异种电荷，这种由于导体内的自由电子在外电场力作用下重新分布的现象叫作静电感应。（在靠近带电体端感应出异种电荷，在远离带电体端感应出同种电荷）。 由带电粒子在电场中受力去分析。静电感应可从两个角度来理解： ①根据同种电荷相排斥，异种电荷相吸引来解释； ②也可以从电势的角度来解释，导体中的电子总是沿电势高的方向移动。 2. 静电平衡 （1）静电平衡

发生静电感应后的导体，两端面出现等量感应电荷，在导体内部，感应电荷产生一个附加电场E附，这个E附与原电

《静电现象的应用》说课稿一、说教材及教学理念

《静电现象的应用》是高中新课程实验教材人教版（选修3--1）第一章第7节的内容，是对静电感应的深入研究和具体应用。本节是这一章的难点，内容抽象、深奥，在生产生活中的涉及面广。上好本堂课就显得比较困难，上好本节课的关键是做好静电实验，而静电实验的成功率低，所以一旦实验失败便需要引导学生分析原因，同时我也准备了实验的实录，播放录像同样具有说服力。根据对教材的理解和课标的要求，我从以下三个维度制定了教学目标

二、说教学目标

㈠知识与技能方面

1．知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态

2．理解静电平衡时，内部场强处处为零,导体是个等势体，表面是个等势面，以及导体上电荷的分布情况。

3．知道尖端放电及其应用，知道静电屏蔽及其应用。

㈡过程与方法方面

通过科学猜想、理论推导、实验验证的过程，教会学生学习物理的一般方法。

㈢情感态度与价值观方面

通过生产生活中静电现象的分析，让学生体会物理学给人类带来的便利，进而培养学生学习物理的兴趣。

三、说教学的重点和难点

重点：掌握静电平衡的概念，理解导体处于静电平衡状态的特征是本节的重点

突出重点的方法：因为内容抽象，难度大，所以采用教师问题质疑，学生的讨论、教师的总结的方法以达到突出

1.7 《静电现象的应用》导学案

【学习目标】

1．了解静电的应用和防止原理。

2．会分析日常生活中的静电现象，对有害经典提出有效的防止措施。 3．培养学生对经典现象的分析，以及利用静电知识解决有关问题的能力。 【重点难点】

静电屏蔽 【学法指导】

认真阅读教材，观察教材插图，体会处于静电平衡状态时导体内的电场特点，了解避雷针的工作原理和静电屏蔽现象的产生原理 【知识链接】

电场对电荷的基本性质是什么？将金属导体放置在电场中，自由电子将如何移动？自由电子的定向移动将导致怎样的的结果？ 【学习过程】

一、静电平衡状态 特点：

1、 2、

《生活中的静电现象》 教学设计

河北省唐山市滦南县南堡镇南堡学校 梁丽艳

【教学目标】

科学概念：

1．生活中有很多静电现象，通过摩擦等方式可以使物体带电。

2．带同种电荷的物体相互排斥，带异种电荷的物体相互吸引。

3．电荷在电路中持续流动起来可以产生电流。

过程与方法：

根据已有知识，运用逻辑推理，对观察到的现象进行合理的解释。

情感态度价值观：

发展探究身边科学现象的兴趣。

【教学重点】生活中有很多静电现象，通过摩擦等方式可以使物体带电。

带同种电荷的物体相互排斥，带异种电荷的物体相互吸引。

【教学难点】带同种电荷的物体相互排斥，带异种电荷的物体相互吸引。

【教学准备】

每组学生准备一把塑料梳子、碎纸屑、静电实验盒（一袋泡沫、两根有机玻璃棒、两根塑料棒、一块丝绸、一块羊毛、一个转台、一个验电器）、几个气球。

教师准备：下载少儿频道《科学泡泡》的两个实验《简易测电器》和《神奇的气球》；关于正负电荷和让电荷流动起来的课件；塑料玩具、泡沫。

【教学过程】

一、体验静电现象

引入：出示塑料玩具熊

教师谈话：同学们，今天老师给大家带来个漂亮的塑料玩具熊，可是，它有一些烦恼，因为他觉得北极很好

生活中的静电现象

【教学目标】 一、知识与技能：

1、生活中有很多静电现象，通过摩擦可以使物体呈现带电状态。

2、认识带同种电荷的物体靠近时相互排斥，带异种电荷的物体靠近时相互吸引。 3、电荷在电

2、能在观察到带电物体互相排斥或互相吸引现象的基础上运用逻辑推理，发现其中的规律，对观察到的现象进行合理的解释。路中持续流动起来可以产生电流 二、过程与方法：

1、从摩擦可以使物体产生静电的实验现象中发现，物体带两种电荷的平衡状态在外力作用下会发生电荷转移，呈现带电状态。 三、情感态度价值观：

1、在探究生活中自然现象的过程发展探索科学现象的兴趣。 2、进一步培养实事求是，认真细致的科学态度。

【教学重点】带同种电荷的物体相互排斥，带异种电荷的物体相互吸引。 【教学难点】认识什么是电荷、不同的电荷之间的相互作用。 【教学过程】 一、体验静电现象 （一）活动1

1、出示一盒碎纸屑，师拿出一把塑料梳子，问：将这把塑料梳子靠近碎纸屑，可能有什么现象发生？生预测，师演示。（无现象）

2、请一生上台，用梳子在她头上梳几下，师：现在再将梳子去靠近碎纸屑（边说边演示）。师：有什么发现？（让生说）为什么会这样？（生尝试解释）

根据学生回答引出课题，师：噢，这是一种

生活中的静电现象

【教学目标】 一、知识与技能：

1、生活中有很多静电现象，通过摩擦可以使物体呈现带电状态。

2、认识带同种电荷的物体靠近时相互排斥，带异种电荷的物体靠近时相互吸引。 3、电荷在电

2、能在观察到带电物体互相排斥或互相吸引现象的基础上运用逻辑推理，发现其中的规律，对观察到的现象进行合理的解释。路中持续流动起来可以产生电流 二、过程与方法：

1、从摩擦可以使物体产生静电的实验现象中发现，物体带两种电荷的平衡状态在外力作用下会发生电荷转移，呈现带电状态。 三、情感态度价值观：

1、在探究生活中自然现象的过程发展探索科学现象的兴趣。 2、进一步培养实事求是，认真细致的科学态度。

【教学重点】带同种电荷的物体相互排斥，带异种电荷的物体相互吸引。 【教学难点】认识什么是电荷、不同的电荷之间的相互作用。 【教学过程】 一、体验静电现象 （一）活动1

1、出示一盒碎纸屑，师拿出一把塑料梳子，问：将这把塑料梳子靠近碎纸屑，可能有什么现象发生？生预测，师演示。（无现象）

2、请一生上台，用梳子在她头上梳几下，师：现在再将梳子去靠近碎纸屑（边说边演示）。师：有什么发现？（让生说）为什么会这样？（生尝试解释）

根据学生回答引出课题，师：噢，这是一种

【金版教程】2016年高中物理 1.7静电现象的应用课时精炼 新人教

版选修3-1

1. 处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是( ) A. 导体内部无任何电场 B. 外电场不能进入导体内部

C. 所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零 D. 外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 答案：D

解析：静电平衡导体内部场强为零，指合场强为零。

2. 一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则( )

A. Ea最大 C. Ec最大 答案：C

解析：由静电平衡特点可知：E感＝E外，因c离右侧带电体距离最小，故Ec最大。 3. (多选)避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( ) A. 云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地 B. 避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷 C. 云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地 D. 以上说法都不对 答案：AB

解析：带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的静电，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，更主要的是

电 平 的 概 念

电平的概念和意义

1． 电平的概念和意义

高频信号在传输过程中经常要测量和计算某点的电流电压或功率。在测量或 计算这些物理量的时候，我们一般不直接测量或计算该点的电流（A）、电压（V）或功率（W），而是用测量或计算它们对于某一基准值的比值取其对数关系来表示。称为电平。用公式表示为：

P=㏒

即当功率由于传输而变化10倍，或说功率比的绝对值为10，取其常用对数即为1贝尔。由于贝尔的单位比较大，用起来不方便，常用分贝来表示。贝尔的十分之一为分贝即：1贝尔=10分贝（db）。因此，

P=10㏒

使用分贝做为传输单位，其主要意义有以下几方面：

（1）．由于电平的数值是采用功率比得到的，因此，它直接反应了电能传输

的实际情况。

（2）．使用对数简单易行，可变乘除为加减。

（3）．易于书写和记忆。如1安培电流和1毫安电流作用于同一电阻上，其

功率相差1000000倍。而用电平表示则仅差60db。

由于电平的数值是采用功率（或电压电流）对比的方法得到的，因此，电平按对比的基准不同又分为相对电平和绝对电平。

2． 绝对电平

国际标准规定：在600Ω电阻上

多电平技术的应用场景介绍

多电平技术及其在电力牵引中的应用

2015/11/22

多电平技术的应用场景介绍

1、多电平变换器研究的背景及意义

随着社会工农业生产规模的不断扩大，对能源的需求量也越来越大，对于现有的有限能源，如何合理利用，是各国政府关心的问题。我国政府制定的“十二五”规划，把节能减排定为规划纲要，以保证我国经济和社会的可持续发展。

电动机作为工业、农业、市政等领域的主动力源，是能源消耗的大户，根据国家权威部门统计，我国的发电量有60%左右被电动机消耗，而其中的90%被交流电动机消耗。

因此，对于交流电动机的变频调速研究，存在着巨大的节能空间。广泛应用的高压大功率风机、泵类的高压电机，由于传统的工作方式为电网电压直接驱动，存在电机转速不能根据实际工况进行有效地调节，造成了很大的电能损失。

而高压变频技术正是能够解决这个问题的关键技术，但现有功率开关受耐压等级的制约，传统的两电平逆变器无法有效应用于高压变调速领域，即使是采用功率器件直接串联的两电平逆变器，也存在动、静均压问题，并且dv/dt较大，会产生难以处理的电磁干扰问题。

本文以逆变器为主介绍多电平技术及其在电力牵引上的一些应用。

2、多电平逆变器研究现状

多电平逆变器作为一种新型的高压大功率逆变器

三电平与两电平逆变器谐波特性的比较 引言

三电平逆变器自1981年nabae提出后[1]，在近几年得到了广泛的应用。因为相对于传统的两电平逆变器而言，它具有如下2个突出的优点[2]:

(1) 每个桥臂上开关元件的电压应力为直流侧输入电压的一半，这样无需动态均压电路就可以将低耐压的器件应用于高压大功率场合。

(2) 在相同的载波频率下，三电平逆变器线电压的谐波成份较两电平逆变器要小得多，且由于开关频率也成倍减小，有效地减小了开关损耗。

本文采用双重傅立叶级数的方法分析了这两种逆变器的谐波特性，并分别给出仿真结果进行比较，证明三电平逆变器的这两个优点。 2 三电平逆变器的谐波分析

图1为二极管箝位型三相三电平逆变器主电路拓扑结构，图2是a相的波形图。

图1 三电平逆变器主电路

图2 三电平逆变器波形图 其中，载波幅值为1，角频率为ωs;调制波幅值为ma，也即逆变器的调制系数，角频率为ω0。载波和调制波可以写成如下形式

(1)

(2)

uar=masinω0t (3)

调制波和载波的交点即为开关的动作时间，在交点上，有up=uar(调制波的0~π区间)和un=uar(调制波的π~2π区间)，如图3所示。

图3 调制波和载波的相位关系

(4)