靜電平衡與靜電屏蔽

靜電平衡與靜電屏蔽第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四1．電場的重要性質(zhì)是什么？

答：對放入其中的電荷有力的作用。2．導(dǎo)體的重要特征（或說導(dǎo)體導(dǎo)電的原因）是什么？

答：導(dǎo)體內(nèi)部有大量自由電荷。3．把不帶電金屬導(dǎo)體放入電場中，會發(fā)生什么現(xiàn)象?

答:靜電感應(yīng)【復(fù)習(xí)提問】第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四放在電場中的導(dǎo)體會發(fā)生什么現(xiàn)象？外電場力作用自由電子開始定向移動導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷感應(yīng)場強越來越大合場強越來越小合場強為0時自由電子停止定向移動演示實驗第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四一、靜電平衡1.靜電平衡：導(dǎo)體中（包括表面）沒有電荷的定向移動的狀態(tài)，叫做靜電平衡。問題：電子的定向移動能否持續(xù)不斷地進行下去？第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四2.靜電平衡特點

（1）導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時，內(nèi)部場強處處為零。（2）靜電平衡狀態(tài)時的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上，導(dǎo)體的內(nèi)部不可能存在有電荷．這個特點可以用法拉第圓筒實驗來驗證．法拉第圓筒實驗第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四（3）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體表面上任一點場強方向與該點表面垂直?？捎梅醋C法證明，若不垂直，沿表面有切向分量，電荷將發(fā)生定向移動。

證明（4）處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體是個等勢體。導(dǎo)體表面是等勢，沿導(dǎo)體表面移動電荷，電場力與表面切向垂直，電場力做功為零。所以電勢差為零，表面是等勢面。內(nèi)部處處E=0，任兩點間移動電荷，電場力為零，任兩點等勢，所以是等勢體。第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四二、靜電屏蔽

演示實驗1．靜電屏蔽：導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩（無論接地與否）可以把外部電場遮住，使其內(nèi)部不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽．2．解釋：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零，將導(dǎo)體挖空，變成一個導(dǎo)體殼，殼內(nèi)的場強仍處處為零，金屬網(wǎng)罩可以起到導(dǎo)體殼的作用，所以能使導(dǎo)體殼內(nèi)或金屬網(wǎng)罩內(nèi)的區(qū)域不受外部電場的影響．第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四解釋現(xiàn)象：帶電鳥籠中的鳥為什么安然無恙？因為金屬網(wǎng)罩屏蔽了外部的電場，網(wǎng)罩內(nèi)部沒有電場，也不帶電，所以鳥能安然無恙。第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四特別注意：利用靜電屏蔽裝置屏蔽外部的電場時，金屬外殼接地與不接地都可以起到效果。但是，利用靜電屏蔽裝置屏蔽內(nèi)部的電場時，金屬外殼必須接地，否則起不到屏蔽的效果。演示實驗第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四3．靜電屏蔽的應(yīng)用

（1）電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面的金屬罩，通訊電纜外面包的一層鉛皮，可以防止外電場的干擾．

（2）電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋，可以對人體起到靜電屏蔽作用，使人安全作業(yè)．第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四課堂練習(xí)題：一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個正電荷，其電場的分布是下圖中的（）思考：上題中，若將金屬球的外殼接地，則其電場的分布是（）BD第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四1．靜電平衡狀態(tài)：

導(dǎo)體中（包括表面）沒有電荷定向運動的狀態(tài)。

基本特征：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場強處處為零；電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。

注意：這里的“場強”，指的是合場強。2．靜電屏蔽：

導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩可以把外部電場遮住，使其內(nèi)部不受外電場的影響．

接地的導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩可以把內(nèi)部的電場遮住，使外部不受內(nèi)電場的影響。課堂小結(jié)第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四導(dǎo)體自身帶電處于靜電平衡，下列說法中正確的是（）A.導(dǎo)體內(nèi)部處處場強為零B.表面處場強不為零,曲率半徑小的地方場強大C.電荷只分布在外表面，電場線一定和外表面處處垂直D.電場線在導(dǎo)體處中斷第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四課外思考:下圖中的C驗電器張開嗎？為什么?BAC第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四例、長為L的導(dǎo)體棒原來不帶電，將一帶電量為q的點電荷放在距棒左端R處，如圖所示，當(dāng)達到靜電平衡后棒上感應(yīng)的電荷在棒內(nèi)中點處產(chǎn)生的場強的大小等于

方向：

+qRL（向左）即指向點電荷第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四謝謝大家！再見！第17頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四證明：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，表面上任一點的場強方向與該點表面垂直。證：圖示，假如表面的場強方向與該點的表面不垂直，則沿表面有場強的