靜電現(xiàn)象的應(yīng)用(1)

1、思考思考（1）金屬導體的微觀結(jié)構(gòu)如何？金屬導體的微觀結(jié)構(gòu)如何？ 將金屬導體放入電場中將金屬導體放入電場中（2 2）自由電子怎樣移動？）自由電子怎樣移動？（5）最終會出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？最終會出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？ E（4）電子的積聚會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？電子的積聚會出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？（3）自由電子會在什么地方積聚？自由電子會在什么地方積聚？ -E置于電場中的導體，自由電荷受電場力作用，置于電場中的導體，自由電荷受電場力作用，將發(fā)生定向移動。將發(fā)生定向移動。一、靜電平衡狀態(tài)下導體的電場一、靜電平衡狀態(tài)下導體的電場 -E在導體兩端，積聚等量異種電荷，即靜電感應(yīng)在導體兩端，積聚等量異種電荷，即靜電感應(yīng)現(xiàn)象?，F(xiàn)象。

2、-E感應(yīng)電荷在導體內(nèi)部產(chǎn)生電場感應(yīng)電荷在導體內(nèi)部產(chǎn)生電場E，與原電場疊，與原電場疊加。只要內(nèi)部合場強不為零，自由電子就會繼加。只要內(nèi)部合場強不為零，自由電子就會繼續(xù)做定向移動。續(xù)做定向移動。E -E當內(nèi)部合場強為零時，即當內(nèi)部合場強為零時，即E=E時，電荷不再時，電荷不再發(fā)生定向移動。發(fā)生定向移動。E=E EE內(nèi)內(nèi)=0靜電平衡狀態(tài)下導體的電場靜電平衡狀態(tài)下導體的電場u導體內(nèi)部場強處處為零導體內(nèi)部場強處處為零u導體是等勢體導體是等勢體, ,表面為等勢面表面為等勢面u導體外部表面附近場強方向與導體外部表面附近場強方向與該點的表面垂直該點的表面垂直若不為零若不為零會出現(xiàn)何會出現(xiàn)何現(xiàn)象現(xiàn)象? ?若不垂

3、直若不垂直會出現(xiàn)何會出現(xiàn)何現(xiàn)象現(xiàn)象? ?O靜電平衡狀態(tài)靜電平衡狀態(tài)為什么為什么會如此會如此? ?1 1、處于靜電平衡狀態(tài)下的導體，內(nèi)部的場強處、處于靜電平衡狀態(tài)下的導體，內(nèi)部的場強處處為零。處為零。2 2、處于靜電平衡狀態(tài)的整個導體是個等勢體，、處于靜電平衡狀態(tài)的整個導體是個等勢體，它的表面是個等勢面。它的表面是個等勢面。3 3、導體外表面處場強方向必跟該點的表面垂直。、導體外表面處場強方向必跟該點的表面垂直。 對于一孤立的帶電導體，內(nèi)部場強為零的本對于一孤立的帶電導體，內(nèi)部場強為零的本質(zhì)是：導體表面所帶全部電荷在內(nèi)部任一處產(chǎn)生質(zhì)是：導體表面所帶全部電荷在內(nèi)部任一處產(chǎn)生的電場強度的矢量和為零。

4、的電場強度的矢量和為零。靜電平衡的特點（小結(jié)）靜電平衡的特點（小結(jié)）地球是一個極大的導體，可以認地球是一個極大的導體，可以認為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個等勢體。這是我們可以選大一個等勢體。這是我們可以選大地做零電勢體的一個原因。地做零電勢體的一個原因。二、導體上電荷的分布二、導體上電荷的分布研究靜電平衡時導體內(nèi)部的電荷研究靜電平衡時導體內(nèi)部的電荷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: : 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體表面

5、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集, ,凹陷的位置幾乎沒有電荷凹陷的位置幾乎沒有電荷為什么為什么? ?為什么為什么? ?法拉第圓筒法拉第圓筒 實驗實驗均勻球形導體均勻球形導體1 1、導體內(nèi)沒有電荷、導體內(nèi)沒有電荷, ,電荷只分布在導電荷只分布在導體的表面。體的表面。2 2、在導體表面，越尖銳的位置，、在導體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。電荷的密度越大。導體上電荷的分布小結(jié)導體上電荷的分布小結(jié) 1 1空氣的電離空氣的電離 強電場使空氣分子中正負電荷分離強電場使空氣分子中正負電荷分離的現(xiàn)象叫做空氣的電離。的現(xiàn)象叫做空氣的電離。 2 2尖端放電尖端放電 在強電場作用下，物體尖

6、端部分發(fā)生在強電場作用下，物體尖端部分發(fā)生的一種放電現(xiàn)象稱為尖端放電。的一種放電現(xiàn)象稱為尖端放電。在強電場作用下，物體曲率大的地方在強電場作用下，物體曲率大的地方( (如尖銳、如尖銳、細小的頂端，彎曲很厲害處細小的頂端，彎曲很厲害處) )附近，等電位面密，附近，等電位面密，電場強度劇增，致使這里空氣被電離而產(chǎn)生氣體電場強度劇增，致使這里空氣被電離而產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象，稱為電暈放電而尖端放電為電暈放放電現(xiàn)象，稱為電暈放電而尖端放電為電暈放電的一種，專指尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放電的一種，專指尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放電的現(xiàn)象電的現(xiàn)象三、尖端放電三、尖端放電尖端放電尖端放電導體尖端電荷密度大導體

7、尖端電荷密度大尖端周圍電場強尖端周圍電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電離空氣電離正負電荷奔向異種電荷正負電荷奔向異種電荷尖端失去電荷尖端失去電荷尖端放電尖端放電應(yīng)用應(yīng)用: :避雷針避雷針閃電防護閃電防護 雷鳴電閃時在室外的人，為防雷擊，應(yīng)當雷鳴電閃時在室外的人，為防雷擊，應(yīng)當遵從四條原則遵從四條原則 一是人體應(yīng)盡量降低自己，以免作為凸出一是人體應(yīng)盡量降低自己，以免作為凸出尖端而被閃電直接擊中，所以人長得高還尖端而被閃電直接擊中，所以人長得高還是一件非常痛苦的事情是一件非常痛苦的事情 二是人體與地面的接觸面要盡量縮小以防二是人體與地面的接觸面要盡量縮小以防止因止因“

8、跨步電壓跨步電壓”造成傷害所謂跨步電造成傷害所謂跨步電壓是雷擊點附近，兩點間很大的電位差，壓是雷擊點附近，兩點間很大的電位差，如若人的兩腳分得很開，分別接觸相距遠如若人的兩腳分得很開，分別接觸相距遠的兩點，則兩腳間便形成較大的電位差，的兩點，則兩腳間便形成較大的電位差，有強電流通過人體使人受傷害有強電流通過人體使人受傷害 第三是不可到孤立大樹下和無避雷裝第三是不可到孤立大樹下和無避雷裝置的高大建筑體附近，不可手持金屬置的高大建筑體附近，不可手持金屬體高舉頭頂體高舉頭頂 第四是不要進水中，因水體導電好，第四是不要進水中，因水體導電好，易遭雷擊易遭雷擊 總之，應(yīng)當?shù)捷^低處，雙腳合攏地站總之，應(yīng)當?shù)?/p>

9、較低處，雙腳合攏地站立或蹲下，以減少遭遇雷的機會立或蹲下，以減少遭遇雷的機會閃電防護閃電防護四、靜電屏蔽四、靜電屏蔽 1 1靜電屏蔽靜電屏蔽 （1 1）空腔導體的特點）空腔導體的特點空腔導體能把外電場擋住，空腔內(nèi)沒空腔導體能把外電場擋住，空腔內(nèi)沒有電場，空腔內(nèi)不受外電場的影響。有電場，空腔內(nèi)不受外電場的影響。 （2 2）靜電屏蔽）靜電屏蔽導體殼（金屬網(wǎng)罩）能保護它所包圍導體殼（金屬網(wǎng)罩）能保護它所包圍的區(qū)域，使這個區(qū)域不受外電場的影響，的區(qū)域，使這個區(qū)域不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。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

10、一層鉛皮等。超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包含金屬絲的織物制成的。含金屬絲的織物制成的。 兩位英國科學家08年在倫敦進行一次危險的電力學表演。其中一名科學家將把另一位科學家關(guān)進一個鐵籠子里，然后用數(shù)百萬伏特的電流對其進行電擊。 鑒于表演的危險性，兩名科學家事先都買好了價值1200萬英鎊的保險。 如圖所示在真空中把一絕緣導體如圖所示在真空中把一絕緣導體ABAB向帶負電的小向帶負電的小球球P P緩慢的靠近時，下列說法正確的是（緩慢的靠近時，下列說法正確的是（ ）A A、B B端的感應(yīng)電荷越來越多端的感應(yīng)電荷越來越多B B、導體內(nèi)部場強越來越大、導體內(nèi)

11、部場強越來越大C C、導體的感應(yīng)電荷在、導體的感應(yīng)電荷在M M點產(chǎn)生的場強大于在點產(chǎn)生的場強大于在N N點產(chǎn)點產(chǎn)生的的場強生的的場強D D、導體的感應(yīng)電荷在、導體的感應(yīng)電荷在M M、N N兩點產(chǎn)生的的場強相等兩點產(chǎn)生的的場強相等MBANP 長為長為L L的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一電荷量為的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一電荷量為+q+q的點電荷放在與棒的左端距離為的點電荷放在與棒的左端距離為R R的地方，如圖的地方，如圖所示。達到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)所示。達到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點中點O O處產(chǎn)生的場強有多大？方向如何？處產(chǎn)生的場強有多大？方向如何？ RLO O+q答：答：達

12、到靜電平衡后導體內(nèi)部處處場強為零達到靜電平衡后導體內(nèi)部處處場強為零則則 E感感E源源k(R+L/2)2E感方向與感方向與E源方向相反，即指向點電源方向相反，即指向點電荷荷+q.q本節(jié)主要學了以下幾個問題：本節(jié)主要學了以下幾個問題： 1 1靜電平衡狀態(tài)下導體的電場靜電平衡狀態(tài)下導體的電場 學習了靜電平衡、靜電平衡狀態(tài)的概念，知道靜電平學習了靜電平衡、靜電平衡狀態(tài)的概念，知道靜電平衡的條件是導體內(nèi)部的場強處處為零。學習了靜電平衡導衡的條件是導體內(nèi)部的場強處處為零。學習了靜電平衡導體的特點體的特點 2 2導體上電荷的分布導體上電荷的分布 （1 1）導體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表面。）導體內(nèi)

13、部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表面。 （2 2）在導體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。）在導體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。 3 3尖端放電尖端放電 了解了尖端放電現(xiàn)象及其應(yīng)用。了解了尖端放電現(xiàn)象及其應(yīng)用。 4 4靜電屏蔽靜電屏蔽 了解了靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用。了解了靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用。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的電勢一定相等 B B當導體達到靜電平衡時，其外表面附近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

14、直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，電荷分布在導體的外達到靜電平衡時，電荷分布在導體的外表面表面ABD2 2在絕緣板上放有一個不帶電的金箔驗電在絕緣板上放有一個不帶電的金箔驗電器器A A和一個帶正電荷的空腔導體和一個帶正電荷的空腔導體B B，下列實，下列實驗方法中能使驗電器箔片張開的是驗方法中能使驗電器箔片張開的是 ( )( )A A用取電棒用取電棒( (帶絕緣柄的導體棒帶絕緣柄的導體棒) )先跟先跟B B的的內(nèi)壁接觸一下后再跟內(nèi)壁接觸一下后再跟A A接觸接觸B B用取電棒先跟用取電棒先跟B B的外壁接觸一下后再跟的外壁接

15、觸一下后再跟A A接觸接觸C C用絕緣導線把驗電器跟取電棒的導體部用絕緣導線把驗電器跟取電棒的導體部分相連，再把取電棒與分相連，再把取電棒與B B的內(nèi)壁接觸的內(nèi)壁接觸D D使驗電器使驗電器A A靠近靠近B BBCD3 3在一個導體球殼內(nèi)放一個電量為在一個導體球殼內(nèi)放一個電量為Q Q的點電荷，用的點電荷，用E E表示球殼外任一點的場表示球殼外任一點的場強，則強，則( )( )A A當當Q Q在球殼中央時，在球殼中央時，E E0 0B B不論不論Q Q在球殼內(nèi)何處，在球殼內(nèi)何處，E E一定為零一定為零C C只有當只有當Q Q在球心且球殼接地時，在球心且球殼接地時，E E0 0D D只要球殼接地，不

16、論只要球殼接地，不論Q Q在球殼內(nèi)何在球殼內(nèi)何處，處，E E一定為零一定為零D4 4一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個正點荷。圖中的哪一個能正確表示其電場分一個正點荷。圖中的哪一個能正確表示其電場分布的情況布的情況 ( )( )B5 5如圖所示，一帶正電的絕緣金屬球殼如圖所示，一帶正電的絕緣金屬球殼A A，頂部開，頂部開孔，有兩只帶正電的金屬球孔，有兩只帶正電的金屬球B B、C C用金屬導線連接，用金屬導線連接，讓讓B B球置于球殼球置于球殼A A的空腔中與內(nèi)表面接觸后又提起到的空腔中與內(nèi)表面接觸后又提起到如圖所示的位置，如圖所示的位置，C C球放

17、在球放在A A球殼外離球殼外離A A球較遠，待靜球較遠，待靜電平衡后，正確的說法是電平衡后，正確的說法是 ( ( ) )A AB B、C C球都帶電球都帶電B BB B球不帶電，球不帶電，C C球帶電球帶電C C讓讓C C球接地后，球接地后，B B球帶負球帶負電電D DC C球接地后，球接地后，A A球殼空腔球殼空腔中場強為零中場強為零BC6 6有一絕緣空心金屬球有一絕緣空心金屬球A A，帶有，帶有4 410106C6C的的正電荷，一個有絕緣柄的金屬小球正電荷，一個有絕緣柄的金屬小球B B，帶有，帶有2 210106C6C的負電荷，若把的負電荷，若把B B球跟球跟A A球的內(nèi)壁相球的內(nèi)壁相接觸，如圖所示，則接觸，如圖所示，則B B球上電量為球