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1、第七节 静电现象的应用一、静电感应与静电平衡1. 静电感应现象：将一不带电的金属导体ABCD放到场强为E的电场中，导体内的自由电子 在电场力的作用下向电场线的反方向移动，使导体的一侧聚集负电荷，导体另一侧聚集等 量的正电荷，这种现象就是静电感应现象。2. 静电平衡状态：金属导体中自由电子受到导体周围电场的电场力作用后向左移动，在右侧 出现多余的正电荷，导体两侧正、负电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，因与原 来的电场方向相反，叠加的结果是使原场强逐渐减弱，直至导体内部各点的合场强等于零为 止，于是导体内的自由电子不再发生定向移动，我们就说导体达到了静电平衡状态。3. 静电平衡状态下导体的
2、特点：（1）内部场强处处为 0（2）整个导体是一个等势体，表 面是一个等势面（3）表面处的场强不为零，方向跟导体表面垂直。4. 静电平衡状态下导体的电荷分布：（1）处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电 荷只分布在导体外表面上（2）静电平衡时，净电荷在导体表面的分布往往是不均匀的，越 尖锐的地方，净电荷分布的密度越大，外部附近的场强也越强，凹陷的位置几乎没有电荷（3）“远近端”电荷的电性相反，电荷量相等。二、尖端放电1空气的电离导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生 剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离，这个现象叫
3、作空气的电离。2尖端放电中性分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子,这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子那些所带电 荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相 当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫作尖端放电。3尖端放电的应用和防止 应用：避雷针是利用尖端放电避免建筑物遭受雷击的设备，另外燃气灶中的电子打火器的放 电电极做成针状，加上电压时更容易产生电火花。防止：高压设备中导体的表面要尽量光滑。三、静电屏蔽1定义 把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，由于壳内电场强度保持为零，外电
4、 场对売内的仪器不会产生影响金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。2静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为 零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存， 矢量和为零。3. 静电屏蔽的两种情况（1）外屏蔽：导体外部的电场影响不到导体内部（2）全屏蔽：接地导体的内部电场影响不到导体外部，外界对壳内也无法影响四、题型例一：等效替代法在静电感应中的应用图中接地金属球A的半径为R,球外点电荷的电荷量为Q,到球心的距离为r。静电平衡后 感应电荷在球心处产生的电场强度大小为（）C.OB.k 兰 +k X例二：静电屏蔽中的空腔导
5、体问题如图所示，当带正电的绝缘空腔导体.I的内部通过导线与验电器的小球疗连接时，验电器的 金属箔是否带电？一亠（,例二：静电屏蔽的应用如图所示,一个不带电的导体球N,置于空心导体球M附近，现将另一个带电荷量为Q的金属 球放于空腔导体M内,则（）A. 若M接地,N上无感应电荷B. 若M不接地，且M原来不带电,N上无感应电荷C. 若M不接地，且M原来不带电,N上有感应电荷D. 若M不接地，且M原来带电,N上一定有感应电荷例四：静电感应中的场强叠加问题如图所示，一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，它在空间P点产生的电场强度的大小 为厂。在A球球心与P点连线上有一带负电的点电荷B,当只有它存在时，它
6、在空间P点产 生的电场强度大小为匚.当A、B同时存在时,P点的场强大小应为（）片A.厂 B.三：；壬 C. X- ,D.以上说法都不对.”第八节电容器的电容一、电容器的电容1. 电容器：两个相互靠近又彼此绝缘的导体组成一个电容器。2. 电容器的电容（1）定义：电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值（2）定义式：C=Q/U（3）物理意义：电容是反映电容器容纳电荷（储存能量）本领大小的物理量.电容器的电 容在数值上等于使两极板间的电势差为1V时电容器所带的电荷量（4）单位：在国际单位制中，电容的单位是法拉，简称法，符号F. 1F = 1C/V.实际中常 用的单位还有微法（UF）和皮法
7、（pF），它们的换算关系式为：1UF = 1O-6F, 1pF = 10-i2F.（5）注意：A.电容器所带电荷量是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值，而不是指两个 极板所带电荷量的绝对值之和B. 电容器的电容是反映其容纳电荷本领大小的物理量完全由电容器本身的属性决定,跟电容 器是否带电、带电荷量多少以及两极板间电势差的大小无关C. 对于一个确定的电容器，电容C是不变的，即电容的大小在数值上还等于电容器所带电荷 量的变化量AQ与电容器两极板间电压的变化量AU的比值二、电容器的充放电过程1.充电：使电容器带电叫充电。充电过程实质上是电源逐步把正电荷从电容器的负极板移到 正极板的过程。2放电：使充
8、电后的电容器失去电荷叫放电。放电的过程实际上就是电容器两极板上的正、 负电荷中和的过程。3. 充电过程的特点：(1) 充电时电流方向为从电源正极流出的电流的方向(2) 电容器所带电荷量增加.(3)电容器两极板间电压升高(4) 电容器中电场强度增大(5)充电后，电容器从电源中获取的能量为电能当电容器充电结束后，电容器所在电路中无电流，电容器两极板间电压与充电电压相等。4. 放电过程的特点：(1) 放电时电流方向为从电容器正极板流出的电流的方向(2) 电容器所带电荷量减少(3)电容器两极板间电压降低(4)电容器中电场强度减小(5)电容器中储存的电能转化成其他形式的能当放电结束时，电路中无电流。三、
9、平行板电容器的电容1、平行板电容器在两个相距很近的平行金属板中间夹上一层绝缘物质电介质(空气也是一种电介质)就组成 一个最简单的电容器，叫作平行板电容器(1) 基本结构：由两块彼此绝缘互相靠近的导体组成(2) 带电特点：两板电荷等量异号，分布在两板相对的内侧(3) 板间电场：板间形成匀强电场(不考虑边缘效应)，场强大小E = U/d，方向始终垂直 板面2平行板电容器的电容与平行板正对面积S及电介质的相对介电常数&成正比，与极板间的距离d成反比r公式：C= S/4nkdr3.电容器的击穿电压和额定电压(1) 击穿电压：电容器两极间电压超过某一数值，电介质被击穿，电容器损坏，这个极限 电压称为电容
10、器的击穿电压.(2) 额定电压：电容器长期正常工作时所能承受的电压称为额定电压，额定电压低于击穿 电压。注意：电容器外壳上标的是工作电压或称为额定电压。四、平行板电容器的两类动态问题分析1定电圧问题:充电后保持与电源连接U不变；、S、d变C变，Q=CU变；d变，E=U/d变r2定电荷量问题：充电后与电源断开Q不变；&、S、d变C变，U=Q/C变；&、S变，E=U/drr=4nkQ/& S变(与d无关)r例一：电容器的充放电如图所示是一个由电池、电阻R与平行板电容器组成的串联电路。在增大电容器两极板间距 离的过程中()。A：电阻R中没有电流B：电容器的电容变小-C:电阻R中有从a流向b的电流D：
11、电阻R中有从b流向a的电流 例二：带电粒子的平衡问题如图所示，两块较大的金属板A、B相距为d，平行放置并与一电源相连，S闭合后，两板间 恰好有一质量为m,带电荷量为q的油滴处于静止状态，以下说法正确的是()。A:若将S断开，则油滴将做自由落体运动，G表中无电流B：若将A向左平移一小段位移，则油滴仍然静止，G表中有从b到a 的电流C:若将A向上平移一小段位移，则油滴向下加速运动，G表中有从b 到a的电流D:若将A向下平移一小段位移，则油滴向上加速运动，G表中有从b 到a的电流 例三：定电荷量问题 如图所示，先接通开关S使电容器充电，然后断开S,减小两极板间的距离时，电容器所带 电量Q、电容C、两极板间电势差U的变化情况是（）A. Q不变，C变大，U变小B. Q不变，C变小，U变大C. Q变小，C变小，U不变D. Q变大，C不变，U不变例四：定电压问题一平行板电容器充电后与电源断开，正极板接地，在两极板之间有一正点电荷（电量很小）固 定在P点，如图所示，以E表示两极板间电场强度，表示负极板的电势， 表示正点电荷 在P点的电势能,将正极板移到图中虚线所示的位置，则（）A. E变大、降低B. E不变、升高-J十C. E变小 变小D. 升高、 变大
