《静电现象的应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《静电现象的应用（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第7节第一章 静电场静电现象的应用静电现象的应用 1 1 在带电的鸟笼里，鸟儿为什么仍能安然无恙？在带电的鸟笼里，鸟儿为什么仍能安然无恙？ 2 2回顾一下回顾一下: :什么是静电感应现象什么是静电感应现象? ? +3 3把一个把一个不带电不带电的金属导体放到电场中，由于导体内的金属导体放到电场中，由于导体内的自由电子受电场力作用而做定向移动，使导体表的自由电子受电场力作用而做定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫面出现感应电荷的现象叫静电感应。静电感应。+-+回顾一下回顾一下: :什么是静电感应现象什么是静电感应现象? ? 4 4处在外加电场中的金属导体内部电场如何处在外加电场中的金属导体内
2、部电场如何? ? 5 5金属导体内部为何没有电场了呢金属导体内部为何没有电场了呢? ? E0ABCDE0EE0E合=06 6一一.静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场 1.1.静电平衡状态静电平衡状态: :发生静电感应的导体，当感应电发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场荷产生的附加电场E E 和原电场和原电场E E在导体内叠加为在导体内叠加为零，即零，即 E E= E= E时，自由电子停止定向移动，这时时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫导体所处的状态叫静电平衡状态。静电平衡状态。7 7孤立的带电体内部电场场强如何孤立的带电体内部电场场强如何? ? 8 83.3.
3、处于静电平衡状态导体的特点：处于静电平衡状态导体的特点： 2 2）整个导体整个导体是一个等势体，是一个等势体，表面表面是一个等势面是一个等势面(地球是个大等势体，电势常被选为零地球是个大等势体，电势常被选为零) 1）导体）导体内部内部的场强处处为零的场强处处为零一一.静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场1.1.静电平衡状态静电平衡状态: :2.2.分类分类: : 1) 1)处在外加电场中的金属导体处在外加电场中的金属导体; ; 2) 2)孤立的带电体孤立的带电体. .E09 9导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？如图所示？+-E10
4、10导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？如图所示？+-E11113.3.处于静电平衡状态导体的特点：处于静电平衡状态导体的特点：2 2）电势）电势: :整个导体是一个等势体，表面是一个整个导体是一个等势体，表面是一个等势面等势面(地球是个大等势体，常被选为零势面地球是个大等势体，常被选为零势面)3 3）导体）导体外部外部电场线与导体表面垂直电场线与导体表面垂直1）场强）场强:导体导体内部内部的场强处处为零的场强处处为零一一.静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场1.1.静电平衡状态静电平衡状态: :2.2.分类分类: :1)1)处在外
5、加电场中的原来不带电的金属导体处在外加电场中的原来不带电的金属导体; ;2)2)孤立的带电体孤立的带电体. .E012121.AB是长为是长为L的金属杆，的金属杆，P1、P2是位于是位于AB所在所在直线上的两点，位置如图所示，在直线上的两点，位置如图所示，在P2点有一个带点有一个带电量为电量为Q的点电荷，试求出金属杆上的感应电的点电荷，试求出金属杆上的感应电荷在荷在P1点产生的场强大小和方向点产生的场强大小和方向练一练练一练: :13132.一金属球，原来不带电，现沿球直径的延长线一金属球，原来不带电，现沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆放置一均匀带电的细杆MN，如图所示金属球，如图所示金属
6、球上感应电荷产生的电场在球内直径上上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三三点的场强大小分别为点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，三者相比，则则()AEa最大最大BEb最大最大CEc最大最大 DEaEbEc练一练练一练: :14143.3.如图所示，把原来不带电的金属球壳如图所示，把原来不带电的金属球壳B B的外表的外表面接地，将一带正电的小球面接地，将一带正电的小球A A从小孔中放入球壳从小孔中放入球壳内，但不于内，但不于B B发生接触，达到静电平衡后，则：发生接触，达到静电平衡后，则：A A、B B的空腔内电场强度为零的空腔内电场强度为零B B、B B不带电不带电C C、B
7、B的内外表面电势相等的内外表面电势相等D D、B B带负电带负电AB练一练练一练: :1515导体上电荷是如何分布的呢导体上电荷是如何分布的呢?1616均匀球形导体均匀球形导体电荷在导体外表面的分布有没有疏密之分电荷在导体外表面的分布有没有疏密之分?1717二二.导体上电荷的分布导体上电荷的分布1 1）导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的）导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外外表面表面; ;1. 一个导体一个导体,不论原来是不是带电不论原来是不是带电,放入电场中以放入电场中以后后,都会由于静电感应而在导体的不同部位出现电都会由于静电感应而在导体的不同部位出现电荷荷.静电平衡时静电平衡时,
8、导体上的电荷分布有以下两个特点导体上的电荷分布有以下两个特点:2 2）在导体外表面，越）在导体外表面，越尖尖锐的位置，电荷密度锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越（单位面积的电荷量）越大大，凹陷的位置几乎，凹陷的位置几乎没有电荷没有电荷. .1818如何判定导体上电荷分布如何判定导体上电荷分布?1919二二.导体上电荷的分布导体上电荷的分布1 1）导体内部没有净电荷，电荷只分布在）导体内部没有净电荷，电荷只分布在外外表面表面; ;1. 一个导体一个导体,不论原来是不是带电不论原来是不是带电,放入电场中以放入电场中以后后,都会由于静电感应而在导体的不同部位出现电都会由于静电感应而在导体的不同
9、部位出现电荷荷.静电平衡时静电平衡时,导体上的电荷分布有以下两个特点导体上的电荷分布有以下两个特点:2 2）在导体外表面，越）在导体外表面，越尖尖锐的位置，电荷密度锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越（单位面积的电荷量）越大大，凹陷的位置几乎，凹陷的位置几乎没有电荷没有电荷. .2.导体上电荷分布判定方法导体上电荷分布判定方法:1)“远近观远近观” ：2)“整体观整体观” :2020A由于静电感应，金属板右侧表面由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面带正电带负电，左侧表面带正电B由于静电感应，金属板右侧表面由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电带负电，左侧表面不带电C整个
10、导体，包括表面上的整个导体，包括表面上的a、b点，点，是一个等势体，且电势等于零是一个等势体，且电势等于零Da、b两点的电场强度不为零，且两点的电场强度不为零，且a、b两点场强方向相同，但两点场强方向相同，但a点的场强比点的场强比b点的场强要强点的场强要强(大大)一些一些 4.如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷Q，a、b点是金属板右侧表面的两点，其中点是金属板右侧表面的两点，其中a到到Q的距离较小下列说法正确的是的距离较小下列说法正确的是()ba+Q练一练练一练: :2121AQA108 C，QB108 CBQA2108 C，QB0CQA0，QB2
11、108 CDQA4108 C，QB2108 C5.一个带绝缘底座的空心金属球一个带绝缘底座的空心金属球A带有带有4108 C的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球小球B带有带有2108 C的负电荷，使的负电荷，使B球和球和A球内球内壁接触，如图所示，则壁接触，如图所示，则A、B带电荷量分别为带电荷量分别为()练一练练一练: :2222导体尖端的电荷密度很大，附近的电场导体尖端的电荷密度很大，附近的电场特别强，它会导致什么结果特别强，它会导致什么结果?2323三三.尖端放电尖端放电1.1.原理原理: : 导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近导体尖
12、锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，空气中的带电微粒在电场力的的电场特别强，空气中的带电微粒在电场力的作用下剧烈运动会把空气分子撞作用下剧烈运动会把空气分子撞“散散”，使分，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。电离。 中性的分子电离后变成带负电的自由电子中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些所带电荷与导体尖端的和带正电的离子，这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，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。这个现象叫去电荷
13、。这个现象叫尖端放电尖端放电。24242.2.应用应用: :避雷针避雷针: :是利用尖端放电避免雷击的一种设施是利用尖端放电避免雷击的一种设施, ,它是由一个或几个尖锐的金属棒它是由一个或几个尖锐的金属棒, ,安装在建筑物安装在建筑物的顶端的顶端, ,用粗导线与埋在地下的金属板连接用粗导线与埋在地下的金属板连接, ,保保持与大地的良好接触持与大地的良好接触.(.(也是一个引雷针也是一个引雷针) )三三.尖端放电尖端放电1.1.原理原理: :由于静电感应由于静电感应,金属棒出现与云层相反的电荷金属棒出现与云层相反的电荷.通过尖端放电通过尖端放电,这些电荷不断向大气释放这些电荷不断向大气释放,中和
14、中和空气中的电荷空气中的电荷,达到避免雷击的目的达到避免雷击的目的.2525262627272.2.应用应用: :三三.尖端放电尖端放电1.1.原理原理: :3.防止：防止：电能损失，高压设备中导体的表面应该电能损失，高压设备中导体的表面应该尽量光滑尽量光滑.2828-+空心导体壳内的验电器箔片会张开吗空心导体壳内的验电器箔片会张开吗? ?不会不会, , 因为静电平衡下的导体壳内部合场因为静电平衡下的导体壳内部合场强为零强为零, ,也就是导体空腔内部没有电场也就是导体空腔内部没有电场. .电场被球壳电场被球壳“挡挡”在外在外面面.2929-球壳外部有电场吗球壳外部有电场吗? ?球壳把电球壳把电
15、场场“罩罩”住住.3030四四.静电屏蔽静电屏蔽1.1.静电屏蔽静电屏蔽: :具有空腔的金属导体在具有空腔的金属导体在静电平衡状静电平衡状态下态下，不仅导体内部场强为零，而且腔内场强，不仅导体内部场强为零，而且腔内场强也为零，因而置于腔内的物体不受外界电场的也为零，因而置于腔内的物体不受外界电场的影响，金属壳的这种作用叫影响，金属壳的这种作用叫静电屏蔽静电屏蔽.2.2.分类分类: :1)1)屏蔽外部电场使其不影响内部屏蔽外部电场使其不影响内部, ,叫叫外屏蔽外屏蔽. .2)2)屏蔽内部电场使其不影响外部屏蔽内部电场使其不影响外部, ,叫叫全屏蔽全屏蔽. . 金属壳金属壳接地哟接地哟!一一一一一
16、一一一一一一一一一一一31313.3.应用应用: :四四.静电屏蔽静电屏蔽1.1.静电屏蔽静电屏蔽: :2.2.分类分类: :3232超高压带电作业的工人穿戴的工作服要用超高压带电作业的工人穿戴的工作服要用包含金属丝包含金属丝的织物制成的织物制成.3333A.若若M接地，接地，N上无感应电荷上无感应电荷B.若若M不接地，且不接地，且M原来不带电，原来不带电，N上上无感应电荷无感应电荷C.若若M不接地，且不接地，且M原来不带电，原来不带电，N上上有感应电荷有感应电荷D.若若M不接地，且不接地，且M原来带电，原来带电，N上一上一定有感应电荷定有感应电荷6.如图所示，一个不带电的导体球如图所示，一个
17、不带电的导体球N，置于空心，置于空心导体球导体球M附近，现将另一个带电荷量为附近，现将另一个带电荷量为Q的金属的金属球放于空腔导体球放于空腔导体M内，则内，则()练一练练一练: :34347.如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A放在不带电的金属空心球壳放在不带电的金属空心球壳B内内(与内壁不接触与内壁不接触)外加一个水平向右的场强为外加一个水平向右的场强为E的匀强电场，对的匀强电场，对于最后的结果，下列判断正确的是于最后的结果，下列判断正确的是()AB的右端带正电，的右端带正电，A向左偏向左偏BB的右端带正电，的右端带正电，A不偏左也不偏左也不偏右不偏
18、右CB的左端带正电，的左端带正电，A向右偏向右偏DB的左端带负电，的左端带负电，A不偏左也不偏左也不偏右不偏右E练一练练一练: :35358.带电荷量为带电荷量为Q的正电荷距一很大的接地金属的正电荷距一很大的接地金属板的距离为板的距离为a，如图所示试求金属板对点电，如图所示试求金属板对点电荷的作用力荷的作用力等效等效方向由方向由Q垂直指向金属板垂直指向金属板 练一练练一练: :3636亚当亚当惠特尼惠特尼萨维奇萨维奇 : :美国著名工业设计和特效工美国著名工业设计和特效工程师程师, ,教育家教育家. .他的口头禅：他的口头禅：“我拒绝接受你所提供的我拒绝接受你所提供的事实，我要自己证明它的真伪事实，我要自己证明它的真伪”。 3737祝同学们学习进步祝同学们学习进步!3838
