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1、1,4 静电现象 电容器,第六章,电 场,2,1.静电平衡 (1)导体中(包括表面) 状态叫做静电平衡状态.静电平衡的实质是：外电场和 产生的电场所叠加的合场强为零.,没有电荷定向移动的,感应电荷,3,(2)导体处于静电平衡状态的特点： 导体内部的场强 ； 导体是一个等势体，导体表面是一个 ，在静电平衡导体内和导体上移动电荷，电场力 ；,处处为零,等势面,不做功,4,净电荷只分布在导体的 表面，导体内部没有净电荷.对于空腔导体，在其内部无其他带电体的情况下，电荷只分布在外表面.在导体表面，越尖锐的位置(表面曲率1/R越大)，电荷的面密度(单位面积上分布的电荷量) ，凹陷的位置，几乎没有电荷分布
2、. 导体表面处的场强不为零，表面上任一点的场强方向与该点所在的切面 . 达到静电平衡的时间极短，10-9s,越大,垂直,外,5,2.尖端放电 (1)空气的电离：空气中的少量带电粒子在 的作用下发生剧烈的运动，使中性空气分子中的正负电荷 ，这个现象叫做空气的电离.,强电场,分离,6,(2)尖端放电：导体尖端的电荷密度 ，附近的电场 ，使得空气中的中性分子 ，而电离后那些所带电荷与导体尖端的电荷电性相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷 ，这个现象叫做尖端放电. (3)尖端放电的应用：避雷针.,很大,很强,电离,中和,7,3.静电屏蔽 （1）一个接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间 影响，
3、腔内带电体对腔外空间电场 影响，这就是静电屏蔽.（全屏蔽） （2）空腔导体未接地时，腔内带电体对腔外空间将产生影响.（半屏蔽）,不产生,不产生,8,说明：在静电屏蔽现象中，空腔导体可以使腔内不受外电场影响，但并不是在腔内没有外电场，而是空腔导体上产生的 的电场与外电场抵消，从而使外电场不对腔内产生影响. 4.静电的应用与防止实例 应用：除尘、复印、喷涂 防止：放电会引起火灾，故在油罐、纺织厂等处要有防范措施.,感应电荷,9,1.怎样分析静电平衡问题？ 各种物质的原子核对电子的束缚能力不同，因而物质得失电子的本领也不同.金属导体的外层电子容易丢失，其体内存有大量自由电子，所以金属容易导电.绝缘体
4、内的电子受到原子核的束缚力大，其体内没有自由电子，所以它不容易导电，但是利用强电力作用、高温等方法可以使一部分电子摆脱原子核的束缚，成为自由电子，于是绝缘体变成了导体.,10,导体的特点是其体内存有大量自由电子，它们在电场作用下可以移动，从而改变电荷分布；反过来，电荷分布的改变又会影响到电场分布 当导体处在电场中时，其内部的自由电荷在电场力的作用下将发生定向移动，出现重新分布，导体两端出现等量正负感应电荷，感应电荷产生感应电场，随着正负感应电荷积累的增加，,11,感应电场逐渐增强，最终将与原电场在导体内部相互抵消，使导体内部合场强为零，导体内（包括表面）的自由电荷定向运动停止（自由电荷的热运动
5、还会继续进行），电场分布不随时间变化，从而达到静电平衡状态.导体表面附近场强垂直于导体表面.,12,导体处于静电平衡状态可以没有外电场.孤立带电导体处在本身电荷产生的电场中而处于静电平衡状态. 善于利用电场线分析问题，有正电荷的地方是电场线的起始点，有负电荷的地方是电场线的终止点，场强为零处不会有电场线，顺着电场线电势降低.,13,1.静电现象 如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外壳表面接地，将一带正电的小球A从小孔放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后( ) A.B的空腔内电场强度为零 B.B不带电 C.B的内外表面电势相等 D.B带负电,CD,14,如图所示，在水平放置的光滑金属板
6、中点正上方，有带正电的点电荷+Q，一表面绝缘带正电的金属小球C(可视为质点，且不影响原电场)，以初速度v0自左向右运动，则在运动过程中( ) A.小球先减速后加速 B.小球做匀速直线运动 C.小球受到电场力的冲量为零 D.电场力对小球做功为零,BD,15,如图中，实心金属球A半径为R，带电量为Q，点电荷B带电量为q，B与A球的球心间的距离为r，当B不存在而只有A存在且达到静电平衡时，电荷Q在球心O处的电场强度等于 ；当点电荷B也同时存在并达到静电平衡时，球心O处的电场强度等 于 ，金属球上的电 荷在球心O处产生的场 强的大小等于 .,0,0,16,如图所示，金属球壳A外有一带正电的点电荷B，当
7、闭合开关S使球壳的内表面接地时（ ） A导线中有方向向下的电流 B导线中没有电流 C球壳的电势开始变小 D球壳上净电荷将变成负的,ACD,17,5.电容器 (1)基本结构： . . (2)带电特点：两板电荷 ，分布在两板的内侧.一个极板所带电量的绝对值叫做电容器的电量.,由两块彼此绝缘，互相靠近的导体组成,等量异号,18,(3)工作状态： 和 . 是使电容器带电的过程， 是使充电后的电容器失去电荷的过程.充电时I充减小、Q增大、E增大、U增大、电源电能转化为电场能；放电时I放增大、Q减小、U减小、E减小，电场能转化其他形式能.,充电,放电,充电,放电,19,(4)板间电场：不考虑边缘效应，板间
8、形 成 电 场，场 强 大 小 ，方 向 . (5)击穿电压：也叫耐压值，指它所能承受 的 最 大电压 ；接交 流时，交 流电的 不能超过其击穿电压，击穿电压大于电容器的额定电压.,匀强,E=U/d,垂直板面，从正极板指向负极板,最大值,20,(6)常见电容器的分类与构造 纸质电容器 电解电容器 聚氯乙烯电容器 可变：动片与定片,固定,21,6.电容表示电容器容纳电荷本领的物理量 (1)定义式：C= = . (2)单位： ，1F= F= pF. (3)平行板电容器的电容的决定式：C= . (4)电容器的电容由其本身的性质决定（导体大小、形状、相对位置及电介质）决定，与电容器电荷量，电势差 .,
9、法拉(F),106,1012,S/4kd,无关,22,（5）电容的连接： （6）电容器两种典型问题的讨论： 保持两极板与电源连接，则电容器两极板间的电压不变（等于电源电动势）：Q=CUC，而 充电后断开电源，则带电荷量Q不变：,23,2.怎样分析电容器的动态变化？ (1)先分清是Q与U中的哪个量恒定不变：一直与电源连接时U不变，充电后与电源断开时Q不变. (2)用决定式C=S/4kd判断电容C的变化.,24,(3)由定义式 判断Q与U中发生变化的量的变化. (4)由 (U不变时)或 (Q不变时)分析场强的变化.其中因为 所以,25,3.怎样求平行板电容器中电荷在某点的电势和电势能？ 选定某一极
10、板为零电势，用=Ed计算电场中某点的电势及判断其变化，其中d为该点到零电势极板的垂直距离，当该点垂直指向零电势极板的方向与电场方向相同时取“+”，反之取“-”. 由Ep=q，进一步判断电荷q在电场中该点的电势能Ep的变化，此时要注意Ep、q和都有正负之分.,26,4.电容式传感器的原理是怎样的？ 电容器的电容C决定于极板正对面积S，极板间距离d以及极板间的介质这几个因素，如果某一物理量(如角度、位移x、深度h)的变化能引起电容的变化，那么，通过测定电容器的电容就可以确定上述物理量的变化，这一种用途的电容器称为电容式传感器.,27,2.平行板电容器的动态分析 图(a)是某同学设计的电容式速度传感
11、器原理图，其中上板为固定极板，下板为待测物体，在两极板间电压恒定的条件下，极板上所带电量Q将随待测物体的上下运动而变化，若Q 随时 间t的 变化 关 系为 (a、b为大于零的常数)，其图象如图(b)所示，那么图(c)、(d)中反映极板间场强大小E和物体速率v随t变化的图线可能是( ),C,28,29,A.和 B.和 C.和 D.和,30,如图所示，C为中间插有电介质的电容器，a和b为其两极板；a板接地；P和Q为两竖直放置的平行金属板，在两板间用绝缘线悬挂一带电小球；P板与b板用导线相连，Q板接地.开始时悬线静止在竖直方向，在b板带电后，悬线偏转了角度.在以下方法中，能使悬线的偏角变大的是( ),BC,31,A.缩小a、b间的距离 B.加大a、b间的距离 C.取出a、b两极板间的电介质 D.换一块形状大小相同、介电常数更大的电介质,32,33,
