静电现象的应用共张.ppt

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77、静电现象的应用、静电现象的应用11、静电感应、静电感应把金属导体放在外电场把金属导体放在外电场EE00中，由于导体内的自由电子受电场力中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。

作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。

静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场E0ABCD-0E2.静电平衡静电平衡-11、导体中自由电荷、导体中自由电荷在电场力作用下将发在电场力作用下将发生定向移动生定向移动.EEE22、导体两端出现感应导体两端出现感应电荷电荷,感应电荷在导体中感应电荷在导体中中产生反方向的附加场中产生反方向的附加场.0E-E-33、感应电荷的电场增到、感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内与外电场相等时，导体内合场强为零。

自由电荷的合场强为零。

自由电荷的定向移动停止定向移动停止.0E-E=044、静电平衡：

导体、静电平衡：

导体中无电荷定向移动中无电荷定向移动的状态的状态,就叫静电平就叫静电平衡状态衡状态.静电平衡静电平衡发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场加电场EE和原电场和原电场EE在导体内叠加为零，即在导体内叠加为零，即E=EE=E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。

态叫静电平衡状态。

EEEE合=0静电平衡更深层次含义静电平衡更深层次含义导体的静电平衡状态是指导体内部和表面导体的静电平衡状态是指导体内部和表面都没有电荷定向移动的状态。

都没有电荷定向移动的状态。

是导体自身内部的一种状态。

是导体自身内部的一种状态。

故判断导体是否静电平衡，主要看其内部故判断导体是否静电平衡，主要看其内部电荷分布和电场是否随着时间变化，是由于电荷分布和电场是否随着时间变化，是由于导体内部有自由电荷并且它们可以在电场力导体内部有自由电荷并且它们可以在电场力作用下重新分布而决定的，与外界有无电场作用下重新分布而决定的，与外界有无电场没有必然联系，所以孤立的带电导体也是处没有必然联系，所以孤立的带电导体也是处于静电平衡状态的，它的内部场强处处为零，于静电平衡状态的，它的内部场强处处为零，整体为一个等势体。

整体为一个等势体。

33、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：

（11）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（22）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面思考思考：

导体处于静电平衡状态时，导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示其表面场强能否如图所示？

+-E+-E结论结论：

导体处于静电平衡状态时，导体处于静电平衡状态时，其表面任一点场方向跟该点表面垂直。

其表面任一点场方向跟该点表面垂直。

33、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：

（11）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（22）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面（33）导体外部电场线与导体表面垂直）导体外部电场线与导体表面垂直例例11：

如图所示接地金属球：

如图所示接地金属球AA的半径为的半径为RR，球外，球外点电荷的电量为点电荷的电量为QQ，到球心的距离为，到球心的距离为rr，该点，该点电荷的电场在球心的场强等于多少？

电荷的电场在球心的场强等于多少？

QRrA注意：

注意：

EE、EE和和EE合合的区别的区别EE由外电场决定，由外电场决定，E=EE=E，EE合合=0=0oE是点电荷是点电荷Q产生的电产生的电场（即外电场），场（即外电场），E是是感应电荷产生的电场感应电荷产生的电场（附加场），（附加场），E合合是两是两个电场叠加后的合电场个电场叠加后的合电场注意：

注意：

（11）用导线把导体接地或用手触摸导体时，可把）用导线把导体接地或用手触摸导体时，可把导体和地球看成一个大导体导体和地球看成一个大导体（22）一般取无穷远处或大地的电势为零。

）一般取无穷远处或大地的电势为零。

练习练习1：

带电量分别为：

带电量分别为+Q和和-Q的两个点电荷相的两个点电荷相距为距为r，在两点电荷之间放入一个不带电的导体，在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小处产生的场强大小为多大？

方向怎样？

为多大？

方向怎样？

+Q-QO方向水平向左方向水平向左法拉第圆筒实验:

12用两个带有绝缘手柄的金用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接触带有电荷属小球分别接触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁的金属圆筒的内壁和外壁.导体上电荷的分布导体上电荷的分布法拉第圆筒实验:

12和外壁接触的小球使验电和外壁接触的小球使验电器箔片张开器箔片张开,表明金属筒外表明金属筒外壁有电荷分布壁有电荷分布.法拉第圆筒实验:

12和内壁接触的小球和内壁接触的小球不能使验电器箔片不能使验电器箔片张开张开,表明金属筒表明金属筒内壁没有电荷分布内壁没有电荷分布.均匀球形导体均匀球形导体举例：

导体外表面电荷的分布举例：

导体外表面电荷的分布静电平衡时导体上电荷的分布的特点静电平衡时导体上电荷的分布的特点（11）导体内部没有电荷，电荷只分布在）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面导体的外表面（22）在导体表面，越尖锐的位置，电荷）在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷的位置几乎没有电荷思考思考11：

尖端放电在生活中有哪些应用？

：

尖端放电在生活中有哪些应用？

避雷针避雷针燃气灶和燃气热水器的电子点火装置燃气灶和燃气热水器的电子点火装置针尖针尖形状形状尖端放电尖端放电1、带电粒子把空气中的气体分子、带电粒子把空气中的气体分子撞撞“散散”，使分使分子中的正负电荷分离的过程叫空气的子中的正负电荷分离的过程叫空气的电离电离。

2、电性与尖端的电荷相反的粒子，由于被吸引而、电性与尖端的电荷相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷奔向尖端，与尖端上的电荷中和中和，这相当于导体，这相当于导体尖端失去电荷。

这个现象叫尖端失去电荷。

这个现象叫尖端放电尖端放电。

-+思考思考:

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?

静电屏蔽静电屏蔽:

静电平衡时静电平衡时,空心导体壳可保护其空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响内部区域不受外电场影响的现象的现象.不会不会因为导体壳因为导体壳内部合场强为零内部合场强为零.思考思考:

电力工作人员有时需要带电作业，怎电力工作人员有时需要带电作业，怎样才能保证他们的生命安全？

样才能保证他们的生命安全？

全身穿戴金属丝网制成全身穿戴金属丝网制成的衣，帽，鞋，手套等。

的衣，帽，鞋，手套等。

若将源电荷置于空腔内，空腔导体不接地。

+起不到屏蔽作用起不到屏蔽作用+外表面的感应电荷传给地球，外部外表面的感应电荷传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用。

电场消失，对外起到屏蔽作用。

（2）若将源电荷置于空腔内，空腔导体接地。

电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。

电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。

2、静电屏蔽的应用超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。

用包含金属丝的织物制成的。

2、静电屏蔽的应用1、当导体达到静电平衡状态时，其场强的当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是：

特征是：

（）A.A.外电场外电场EE00消失。

消失。

B.B.感应电荷产生的电场感应电荷产生的电场EE为零。

为零。

C.C.导体内部合场强导体内部合场强EE内内=EE00+E+E=0=0。

D.D.导体表面和内部场强均为零。

导体表面和内部场强均为零。

C22、一个不带电的空心金属球，在它的球心处放、一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷。

图中的哪一个能正确表示其电场分一个正点荷。

图中的哪一个能正确表示其电场分布的情况布的情况（）（）BAB例例2：

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的的外表面接地，将一带正电的小球外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放从小孔中放入球壳内，但不于入球壳内，但不于B发生接触，达到静电平衡发生接触，达到静电平衡后，则：

后，则：

A、B的空腔内电场强度为零的空腔内电场强度为零B、B不带电不带电C、B的内外表面电势相等的内外表面电势相等D、B带负电带负电B的外部电场强度为零吗？

的外部电场强度为零吗？

33、如图所示为一空腔球形导体、如图所示为一空腔球形导体（不带电不带电），现将一，现将一个带正电荷的小金属球个带正电荷的小金属球AA放入腔中，当静电平衡时，放入腔中，当静电平衡时，图中图中aa、bb、cc三点的电场强度三点的电场强度EE和电势和电势的关系是的关系是（）（）DAEaEbEc，BEa=EbEc，CEa=Eb=Ec，DEaEcEb，