静电现象的应用.ppt

1、1.1.电场的最基本的性质是什么？电场的最基本的性质是什么？对放入其中的电荷有力的作用对放入其中的电荷有力的作用 2.2.金属导体的微观结构又有什么特点呢金属导体的微观结构又有什么特点呢？电子电子 原子核原子核 金属导体内部的外层电子金属导体内部的外层电子与带正电的原子核间的相互与带正电的原子核间的相互作用比较弱，故容易脱离且作用比较弱，故容易脱离且在金属内部游离，称为在金属内部游离，称为自由自由电子电子，金属导体的整体就是，金属导体的整体就是由大量的在平衡位置附近做由大量的在平衡位置附近做无规则热振动的正离子和无无规则热振动的正离子和无规则热振动的自由电子组成。规则热振动的自由电子组成。那么

2、，若把金属导体放入电场那么，若把金属导体放入电场中，又将会出现什么现象呢？中，又将会出现什么现象呢？金属导体内自由电子在电场金属导体内自由电子在电场力作用下将发生定向移动使两端出力作用下将发生定向移动使两端出现不同的电荷分布，从而引起导体现不同的电荷分布，从而引起导体的某些新的性质。的某些新的性质。1.71.71.71.7静电现象的应用导体的静电感应导体的静电感应 思考：思考：（1 1）将金属导体放入电场中）将金属导体放入电场中,自由电子自由电子怎样移动？怎样移动？-E E （2 2）自由电子会在什么地方积聚？）自由电子会在什么地方积聚？一一.静电感应静电感应 把金属导体放在外电场把金属导体放

3、在外电场E E0 0中，由于导体内的自中，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。出现感应电荷的现象叫静电感应。E E0 0A AB BC CD D思考思考 电子的积聚会出现怎样的结果电子的积聚会出现怎样的结果？-+-+E EEEE E合合=E-E=E-E 最终会出现怎样的现象？最终会出现怎样的现象？-+-+E EE E合合=0=0-0 0E E-1.1.导体中自由电荷导体中自由电荷在电场力作用下将在电场力作用下将发生定向移动发生定向移动.E EE EE E2.2.导体两端出现感应导体两端出现感应电荷电荷,感应

4、电荷在导感应电荷在导体中中产生反方向的体中中产生反方向的电场电场.0 0E E-E E-3.3.感应电荷的电场增感应电荷的电场增到与外电场相等时，到与外电场相等时，导体内合场强为零。导体内合场强为零。自由电荷的定向移动自由电荷的定向移动停止停止 .0 0E E-E=0E=04.4.静电平衡：导体中静电平衡：导体中无电荷定向移动的状无电荷定向移动的状态态,就叫静电平衡状态就叫静电平衡状态.二二.静电静电平衡平衡 1.1.发生静电感应的导体，当感应电荷产生的发生静电感应的导体，当感应电荷产生的电场电场E E和原电场和原电场E E在导体内叠加为零，即在导体内叠加为零，即E E=E=E时，时，自由电子

5、停止定向移动，这时导体所处的状态叫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。静电平衡状态。E E合合=E=E外外+E+E内内=0=0E EEEE EE E合合=0=02.2.静电平衡的特点静电平衡的特点(1)(1)处于静电平衡状态下的导体，内部的场处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。强处处为零。(2)(2)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。它的表面是个等势面。地球是一个极大的导体，可以认为处于地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以

6、选大地做零电势体的一个原因。我们可以选大地做零电势体的一个原因。(3)(3)导体导体内部无电场线分布，内部无电场线分布，外表面处场强外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。方向必跟该点的表面垂直。法拉第圆筒实验1.1.静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面分布在外表面.三三.导体上的电荷分布：导体上的电荷分布：2.2.处于静电平衡状态的导体，在导体的外处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面尖端电荷分布密度大（即单位面积电表面尖端电荷分布密度大（即单位面积电荷量多），故尖端电场强度大，而凹陷的荷量多），故尖端电场强度大，而凹陷的位置几乎没有电荷。位置几乎

7、没有电荷。四四.尖端放电尖端放电1.1.导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气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，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，即使分子中的正负电荷分把空气中的气体分子撞散，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。离，这个现象叫做空气的电离。2.2.那些所带电荷与导体尖端那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做端失去电

8、荷，这个现象叫做尖端放电。尖端放电。3.3.应用：避雷针是利用尖端应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。放电避免雷击的一种设施。避雷针避雷针高压设备高压设备1.1.避免：尖端放电会使避免：尖端放电会使高压设备上电能损失，高压设备上电能损失，故高压设备导体的表面故高压设备导体的表面都是非常光滑。都是非常光滑。2.2.现象：夜间高压线现象：夜间高压线周围出现的绿色光晕，周围出现的绿色光晕，俗称电晕，是一种微俗称电晕，是一种微弱的尖端放电。弱的尖端放电。20 思考思考 把一只小鸟把一只小鸟放入一个用金属放入一个用金属网制成的鸟笼中，网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高再把鸟笼放入高压电场中，鸟会压

9、电场中，鸟会安然无恙吗？安然无恙吗？2022/11/221 让一个小孩子让一个小孩子站在金属网罩站在金属网罩中，给金属网中，给金属网罩通以罩通以50kv的的高压电，小孩高压电，小孩子会不会有生子会不会有生命危险！命危险！2022/11/222罩上金属网罩罩上金属网罩 导体球壳内导体球壳内(或金属网罩或金属网罩)达到静电达到静电平衡后，内部场强处处为平衡后，内部场强处处为0 0，不受外部电，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。的影响，这种现象叫做静电屏蔽。五五.静电屏蔽静电屏蔽静电屏蔽实验静电屏蔽实验静电屏蔽的应用静电屏蔽的

10、应用1.1.电学仪器和电子设备外面的金属罩，通电学仪器和电子设备外面的金属罩，通讯电缆外面所包的一层铅皮，可以防止外讯电缆外面所包的一层铅皮，可以防止外电场的干扰；电场的干扰；2.2.电力工人高压带电作业，全身穿戴金属电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用3.3.三条输电线的上方还有两条导线，与大三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。线屏蔽起来

11、，免遭雷击。静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用科学漫步科学漫步静静电屏蔽的两种情况及本屏蔽的两种情况及本质1.1.屏蔽外电场屏蔽外电场外电场外电场空腔导体可以屏蔽外电场空腔导体可以屏蔽外电场,使空腔内物体使空腔内物体不受外电场影响不受外电场影响.空腔导体屏蔽外电场空腔导体屏蔽外电场现象象：由由于于静静电感感应，验电器器箔箔片片张开开如如图甲甲;将将验电器器放放入入导体体网网罩罩内内部部后后验电器器箔箔片片不不张开开，如如图乙乙，即即外外部部电场影响不到影响不到导体内部体内部本本质：是是静静电感感应，导体体外外表表面面感感应电荷荷与与外外电场在在导体体内内部部任任一一点点的的场强强的的叠叠加加结果果为

12、零零2.2.屏蔽腔内电场屏蔽腔内电场 a.a.如如图甲甲,导体壳没有接地体壳没有接地时处于内部于内部电场中，达到静中，达到静电平平衡，衡，导体壳内外表面出体壳内外表面出现等量等量异种异种电荷，空荷，空间电场的的电场线起于起于场源正源正电荷，荷，终于于导体壳体壳内表面内表面负电荷，再起于荷，再起于导体壳体壳外表面正外表面正电荷，荷，终于无于无穷远，壳内外表面之壳内外表面之间场强强处处为零，零，壳外壳外场强强不不为零。零。b.b.导体体壳壳接接地地后后，如如图乙乙所所示示，导体体壳壳外外的的正正电荷荷被被大大地地负电荷荷中中和和，正正电荷荷出出现在在地地球球的的另另一一端端无无穷远处，空空间电场起

13、起于于场源源正正电荷荷终于于导体体壳壳内内表表面面负电荷荷，导体体壳壳内内外外表表面面之之间及及导体体外外部部场强强处处为零零，导体体外外部部空空间不不受内部受内部电场影响影响 本本质：仍仍然然是是静静电感感应，导体体内内表表面面感感应电荷荷与与壳壳内内电场在在导体体壳表面以外空壳表面以外空间叠加叠加结果果为零零例例题1.1.下下图中中P P是一个是一个带电体，体，N N是一个不是一个不带电的的金属空腔，在下列情况下，放在金属空腔，在下列情况下，放在绝缘板上的小板上的小纸屑屑(图中中S S)不会被吸引的有不会被吸引的有()ADADA AB B例例2 2：如图所示，把原来不带电的金属球壳：如图所

14、示，把原来不带电的金属球壳B 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 A从小孔中放入从小孔中放入球壳内，但不于球壳内，但不于B B发生接触，达到静电平衡后，发生接触，达到静电平衡后，则则()()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 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CDCD1.1.金属金属网罩和金属球壳能屏蔽外电场网罩和金属球壳能屏蔽外电场对内部仪器的影晌，但置于其内部对内部仪器的影晌，但置于其内部的电荷的电场对外界乃有的电荷的电场对外界乃有影晌影晌 屏屏外不屏内外不屏内2.2.如果如果金属网罩和金属球壳金属网罩和金属球壳接地接地则既则既能屏蔽外电场对内部的影晌，也能能屏蔽外电场对内部的影晌，也能屏蔽内部电场对外界的屏蔽内部电场对外界的影晌影晌 屏屏外又屏内外又屏内六六.静电静电现象的应用现象的应用1.静电的利用：静电除尘,静电喷涂、静电复印