靜電感應現(xiàn)象的應用

1、1.7靜電現(xiàn)象的應用第一章 靜電場學習目標：學習目標：1.1.通過對靜電場中導體的自由電荷運動情通過對靜電場中導體的自由電荷運動情況的討論，了解靜電平衡的概念。況的討論，了解靜電平衡的概念。2.2.知道處于靜電平衡的導體的特征知道處于靜電平衡的導體的特征3.3.了解尖端放電現(xiàn)象。了解尖端放電現(xiàn)象。4.4.了解靜電屏蔽現(xiàn)象及其技術(shù)上的應用了解靜電屏蔽現(xiàn)象及其技術(shù)上的應用復習復習 感應起電感應起電：當一個帶電體移近不帶電的導體，使導當一個帶電體移近不帶電的導體，使導體帶電的過程叫做靜電感應體帶電的過程叫做靜電感應 規(guī)律：近端感應異種電荷，遠端感應等量同種電規(guī)律：近端感應異種電荷，遠端感應等量同種電

2、荷荷1 1、靜電感應、靜電感應 把金屬導體放在外電場把金屬導體放在外電場E E0 0中，由于導體內(nèi)中，由于導體內(nèi)的自由電子受電場力作用而定向移動，使的自由電子受電場力作用而定向移動，使導體表面出現(xiàn)感應電荷的現(xiàn)象叫導體表面出現(xiàn)感應電荷的現(xiàn)象叫靜電感應靜電感應E0ABCD0E2.靜電平衡靜電平衡-導體中自由電荷導體中自由電荷在電場力作用下將發(fā)在電場力作用下將發(fā)生定向移動生定向移動. .-EEE 導體兩端出現(xiàn)感導體兩端出現(xiàn)感應電荷應電荷, ,感應電荷感應電荷在導體中中產(chǎn)生在導體中中產(chǎn)生反方向的附加場反方向的附加場. .感應電荷感應電荷. .感應電場感應電場0E-E- 感應電荷的電場感應電荷的電場增到

3、與外電場相等增到與外電場相等時，導體內(nèi)合場強時，導體內(nèi)合場強為零。自由電荷的為零。自由電荷的定向移動停止定向移動停止 . . 靜電平衡靜電平衡 發(fā)生靜電感應的導體，當感應電荷產(chǎn)生發(fā)生靜電感應的導體，當感應電荷產(chǎn)生的附加電場的附加電場EE和原電場和原電場E E在導體內(nèi)疊加為零在導體內(nèi)疊加為零，即，即E=EE=E時，自由電子停止定向移動，這時，自由電子停止定向移動，這時導體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。時導體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。EEEE合=04 4、處于靜電平衡狀態(tài)導體的特點：、處于靜電平衡狀態(tài)導體的特點：（1 1）導體內(nèi)部的場強處處為零）導體內(nèi)部的場強處處為零（2 2）整個導體是一個等勢體，表

4、）整個導體是一個等勢體，表面是一個等勢面面是一個等勢面+-E 結(jié)論結(jié)論：導體處于靜電平衡狀態(tài)導體處于靜電平衡狀態(tài)時，時，其外部表面附近任何一點的其外部表面附近任何一點的場強方向跟該點的表面垂直場強方向跟該點的表面垂直。4.4.處于靜電平衡狀態(tài)導體的特點：處于靜電平衡狀態(tài)導體的特點：（1 1）導體內(nèi)部的場強處處為零）導體內(nèi)部的場強處處為零（2 2）整個導體是一個等勢體，表）整個導體是一個等勢體，表 面是一個等勢面面是一個等勢面（3 3）導體外部電場線與導體表面垂直）導體外部電場線與導體表面垂直思考：電荷在導體上的分布是怎樣的呢？思考：電荷在導體上的分布是怎樣的呢？均勻球形導體均勻球形導體是不是這

5、樣分布呢？是不是這樣分布呢？導導體上電荷的分布體上電荷的分布導體內(nèi)部有無電場？導體內(nèi)部有無電場？實驗實驗1 1：研究空腔導體內(nèi)外表面的電荷研究空腔導體內(nèi)外表面的電荷u現(xiàn)象現(xiàn)象: :甲甲:A:A的箔片張角逐漸增大的箔片張角逐漸增大乙乙:A:A的箔片始終沒有張開的箔片始終沒有張開u結(jié)論結(jié)論1:1: 導體內(nèi)部沒有電荷導體內(nèi)部沒有電荷, ,電荷分布在導體電荷分布在導體的外表面的外表面導導體上電荷的分布體上電荷的分布為什么？法拉第圓筒實驗法拉第圓筒實驗導導體上電荷的分布體上電荷的分布實驗實驗2 2：法拉第圓筒實驗法拉第圓筒實驗u結(jié)論結(jié)論2: 2:導體表面越尖銳的位置電荷越密集導體表面越尖銳的位置電荷越密

6、集, ,凹凹陷的位置幾乎沒有電荷陷的位置幾乎沒有電荷4.4.處于靜電平衡狀態(tài)導體的特點：處于靜電平衡狀態(tài)導體的特點：（1 1）導體內(nèi)部的場強處處為零）導體內(nèi)部的場強處處為零（2 2）整個導體是一個等勢體，表）整個導體是一個等勢體，表 面是一個等勢面面是一個等勢面（3 3）導體外部電場線與導體表面垂直）導體外部電場線與導體表面垂直（4）二、靜二、靜電屏蔽電屏蔽由于靜電感應，可使金屬由于靜電感應，可使金屬網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的場強為網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的場強為零，相當于遮擋了外界電零，相當于遮擋了外界電場對它內(nèi)部的影響，這種場對它內(nèi)部的影響，這種現(xiàn)象叫做現(xiàn)象叫做靜電屏蔽靜電屏蔽。因場源電荷產(chǎn)生的電場與導體球因

7、場源電荷產(chǎn)生的電場與導體球殼表面上感應電荷在空腔內(nèi)的合殼表面上感應電荷在空腔內(nèi)的合場強為零，達到靜電平衡狀態(tài)，場強為零，達到靜電平衡狀態(tài)，對內(nèi)對內(nèi)實現(xiàn)了屏蔽，其內(nèi)部區(qū)域不實現(xiàn)了屏蔽，其內(nèi)部區(qū)域不受外電場影響受外電場影響超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包含金屬絲的織物制成的。是用包含金屬絲的織物制成的。電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等。1 1關(guān)于靜電平衡，下列說法中正確的是關(guān)于靜電平衡，下列說法中正確的是 A A當導體達到靜電平衡時，導體上任意當導體達到靜電平衡時，導體上任意兩點間的電勢一定相等兩點間

8、的電勢一定相等 B B當導體達到靜電平衡時，其外表面附當導體達到靜電平衡時，其外表面附近的電場方向一定與導體的表面垂直近的電場方向一定與導體的表面垂直 C C絕緣體也有靜電平衡狀態(tài)絕緣體也有靜電平衡狀態(tài) D D達到靜電平衡時，電荷分布在導體的達到靜電平衡時，電荷分布在導體的外表面外表面ABD 2 2具有一定厚度的空心金屬球殼的球具有一定厚度的空心金屬球殼的球心位置處放一正電荷，下面中的四個心位置處放一正電荷，下面中的四個圖畫出了其空間電場的電場線情況，圖畫出了其空間電場的電場線情況，符合實際情況的是符合實際情況的是( () )AQabcAB 5 5如右圖所示，在絕緣板上放有一個如右圖所示，在絕

9、緣板上放有一個不帶電的金箔驗電器不帶電的金箔驗電器A A和一個帶正電荷和一個帶正電荷的空腔導體的空腔導體B B. .下列實驗方法中能使驗下列實驗方法中能使驗電器箔片張開的是電器箔片張開的是( () ) A A用取電棒用取電棒C C( (帶絕緣柄的導體棒帶絕緣柄的導體棒) )先跟先跟B B的內(nèi)壁接觸一下后再跟的內(nèi)壁接觸一下后再跟A A接觸接觸 B B用取電棒用取電棒C C先跟先跟B B的外壁接觸一下后再的外壁接觸一下后再跟跟A A接觸接觸 C C使驗電器使驗電器A A靠近靠近B BBC三、尖端放電三、尖端放電尖端放電的原理是什么？尖端放電的原理是什么？導體尖銳部位的電荷特別密集，尖端附近的導體尖

10、銳部位的電荷特別密集，尖端附近的電場特別強，會把空氣分子電場特別強，會把空氣分子“撞散撞散”，使分，使分子中的正負電荷分離，這種現(xiàn)象叫電離。子中的正負電荷分離，這種現(xiàn)象叫電離。中性的分子電離后變成帶負電的自由電子和中性的分子電離后變成帶負電的自由電子和帶正電的離子，這些帶電的粒子與導體尖端帶正電的離子，這些帶電的粒子與導體尖端的電荷異號粒子，由于被吸引而奔向尖端，的電荷異號粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當于導體從尖端與尖端上的電荷中和，這相當于導體從尖端失去電荷。這個現(xiàn)象叫失去電荷。這個現(xiàn)象叫尖端放電。尖端放電。導體尖端電荷密度大導體尖端電荷密度大尖端周圍電場強尖端周圍電

11、場強空氣中殘留帶電粒子劇烈運動空氣中殘留帶電粒子劇烈運動空氣分子中正負電荷分開，并被電場加速，空氣分子中正負電荷分開，并被電場加速，撞擊空氣分子產(chǎn)生更多正負電荷撞擊空氣分子產(chǎn)生更多正負電荷與尖端電性相反的粒子奔向尖端與尖端電性相反的粒子奔向尖端相當于尖端失去電荷相當于尖端失去電荷尖端放電尖端放電三，尖端放電三，尖端放電空氣電離（1 1）避雷針的原理：避雷針的原理：當帶電的雷雨云當帶電的雷雨云靠近建筑物時，由于靜電感應，使避靠近建筑物時，由于靜電感應，使避雷針上端出現(xiàn)與云層相反的電荷。通雷針上端出現(xiàn)與云層相反的電荷。通過過尖端放電尖端放電，這些電荷不斷向大氣釋，這些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣中的電荷。使建筑物避放，中和空氣中的電荷。使建筑物避免雷擊。免雷擊。（2 2）為了更好的應用尖端放電原理中和云）為了更好的應用尖端放電原理中和云層中的電荷，避雷針的上端做成幾股針尖狀層中的電荷，避雷針的上端做成幾股針尖狀避雷針避雷針7 7避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是A A云層中帶的電荷被避雷針通過導線導入云層中帶的電荷被避雷針通過導線導入大地大地B B避雷針的尖端向云層放電，中和了云層避雷針的尖端向云層放電，中和了云層中的電荷中的電荷C C云層與避雷