17静电现象的应用.ppt

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1、思考思考: :导体内部正，负电荷分布的特点导体内部正，负电荷分布的特点? ?正电荷在平衡位置正电荷在平衡位置附近做无规则的振动附近做无规则的振动自由电子在做无规自由电子在做无规则的热运动则的热运动思考思考: :把导体放在电场中把导体放在电场中, ,正，负电正，负电荷的分布会不会发生变化荷的分布会不会发生变化? ?EFF+？-0E-1 1、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. .EEE2 2、 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-3 3、感应电荷的

2、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=04 4、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. .1 1、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E E0 0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感应。一、静电平衡状态下导体的电场一、静电平衡状态下导体的电场E0

3、ABCD 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E E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=03 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：（1 1）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（2 2）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BABAABqqUW0)(（3 3）导体外部电场线与导体表面垂

4、直）导体外部电场线与导体表面垂直+-E地球是一个极大的导体，地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一们可以选大地做零电势体的一个原因。个原因。思考：电荷在导体上的分布是怎样的呢？思考：电荷在导体上的分布是怎样的呢？均匀球形导体均匀球形导体是不是这样分布呢？是不是这样分布呢？二、导体上电荷的分布二、导体上电荷的分布导体内部有无电场？导体内部有无电场？实验实验2 2：法拉第圆筒实验法拉第圆筒实验u结论结论2: 2:导体表面越尖锐的位置电荷越密集导体表面越尖锐的位置电荷越密集, ,凹凹陷的

5、位置几乎没有电荷陷的位置几乎没有电荷法拉第圆筒实验: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. .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（1 1）

6、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（2 2）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，它会导致一个重要的后果，就是尖端特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。放电。在强电场作用下，物体曲率大的地方在强电场作用下，物体曲率大的地方( (如尖如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处锐、细小的顶端，弯曲很厉害处) )附近，等电势附近，等电势面密，电场强度

7、剧增，致使这里空气被电离而面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电而尖端放产生气体放电现象，称为电晕放电而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象而产生气体放电的现象三、尖端放电三、尖端放电导体尖端电荷密度大导体尖端电荷密度大尖端周围电场强尖端周围电场强空气中残留带电粒子剧烈运动空气中残留带电粒子剧烈运动分子中正负电荷分开分子中正负电荷分开正负电荷奔向异种电荷正负电荷奔向异种电荷相当于尖端失去电荷相当于尖端失去电荷尖端放电尖端放电三，尖端放电三，尖端放电空气电空气电离离 思考思考1 1：尖端放电在生

8、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针尖尖形形状状 思考思考2 2：验电器或静电计金属杆上端为什么固：验电器或静电计金属杆上端为什么固定一个金属球而不做成针尖形状？定一个金属球而不做成针尖形状？避雷针避雷针闪电防护闪电防护 雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则当遵从四条原则人长得高还是一件非常痛苦的事情人长得高还是一件非常痛苦的事情一，人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖一，人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中，所以：端而被闪电直接击中，所以：二，

9、人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因二，人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨跨步电压步电压”造成伤害所谓跨步电压是雷击点附近，造成伤害所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电势差，如若人的两脚分得很开，分两点间很大的电势差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间形成较大的电位差，别接触相距远的两点，则两脚间形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害，所以：有强电流通过人体使人受伤害，所以：做女人好，穿高跟鞋更好做女人好，穿高跟鞋更好思考：小鸟停在单根高压线上思考：小鸟停在单根高压线上为什么电不死为什么电不死? ?解析：解析： 主要原因是这么几个方面（站在主要原因是这么几个方

10、面（站在高压线高压线上的小鸟，是站上的小鸟，是站在同一根在同一根电线电线上的，并联电路）上的，并联电路） 第一，第一， 双脚站立时，由于小鸟两脚间距离很短，分得双脚站立时，由于小鸟两脚间距离很短，分得的的电压电压也就相对很少。也就相对很少。 第二，双脚站立时候，相对于电线，小鸟身体第二，双脚站立时候，相对于电线，小鸟身体电阻电阻要大要大得多，尤其得多，尤其爪子爪子上面有上面有角质层角质层，电阻太大，相当于电线，电阻太大，相当于电线在小鸟两脚间形成短路，所以通过小鸟的电流很小在小鸟两脚间形成短路，所以通过小鸟的电流很小 不过，如果鸟儿的身体同时接触到两根电线，或者站在不过，如果鸟儿的身体同时接触

11、到两根电线，或者站在电线上的鸟在不绝缘的电线上的鸟在不绝缘的电杆电杆或架上磨嘴巴，就会有电流或架上磨嘴巴，就会有电流从鸟儿身上流过，使它触电身亡。正因为如此，人们在从鸟儿身上流过，使它触电身亡。正因为如此，人们在高压输电线电杆上固定电线的铁架与电线之间，总是隔高压输电线电杆上固定电线的铁架与电线之间，总是隔着一个长长的绝缘瓷瓶，它既可起到保护着一个长长的绝缘瓷瓶，它既可起到保护鸟类鸟类免遭触电免遭触电的作用，又可避免由于鸟类触电而发生的停电事故。的作用，又可避免由于鸟类触电而发生的停电事故。 但是如果鸟的脚跨很长得的一段距离，电线也是有电阻但是如果鸟的脚跨很长得的一段距离，电线也是有电阻的，导

12、体在温度、横截面积、材料一定的情况下，长度的，导体在温度、横截面积、材料一定的情况下，长度越长电阻与大！当这一长段电线的电阻比鸟两腿之间的越长电阻与大！当这一长段电线的电阻比鸟两腿之间的电阻大的时候，电流就会从鸟身上通过！但是没有鸟能电阻大的时候，电流就会从鸟身上通过！但是没有鸟能跨那么大的距离！跨那么大的距离！ 三，不可到孤立大树下和无避雷装置三，不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶高举头顶 四，不要进入水中，因水体导电好，四，不要进入水中，因水体导电好，易遭雷击易遭雷击 总之，应当到较低处，双脚合拢地站总之，应当到较低处，双脚

13、合拢地站立或蹲下，以减少遭遇雷的机会立或蹲下，以减少遭遇雷的机会闪电防护闪电防护四，静电屏蔽四，静电屏蔽由于静电感应，可使金属由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为网罩或金属壳内的场强为零，相当于遮挡了外界电零，相当于遮挡了外界电场对它内部的影响，这种场对它内部的影响，这种现象叫做现象叫做静电屏蔽静电屏蔽。-+ 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

14、部合场强为零. .+思考思考:用金属网罩将验电器罩住用金属网罩将验电器罩住,会怎样呢会怎样呢? +思考思考: :用用金属网罩金属网罩将验电器罩住将验电器罩住, ,会怎样呢会怎样呢? ?该现象表明该现象表明金属网罩金属网罩也能起到静电屏蔽作用也能起到静电屏蔽作用. .类似事例类似事例: :通讯电缆外包金属层通讯电缆外包金属层, ,电学仪器外套金属罩电学仪器外套金属罩. .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。 静电屏蔽现象

15、静电屏蔽现象静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用思考思考3：有线电视线与普通导线有什么区别？：有线电视线与普通导线有什么区别？能否用普通导线代替有线电视专用线？能否用普通导线代替有线电视专用线？静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用超高压带电作超高压带电作业的工人德尔业的工人德尔工作服要用包工作服要用包含金属丝的织含金属丝的织物制成。物制成。三条输电线上方三条输电线上方还有两根导线与还有两根导线与大地相连，形成大地相连，形成一个稀疏金属一个稀疏金属“网网”，将高压，将高压线屏蔽起来。线屏蔽起来。思考思考4：你有没有遇到过在家里用手机打电话：你有没有遇到过在家里用手机打电话信号不好的情况？为什么信号不好的情况？为

16、什么? 钢筋混凝土的框架式钢筋混凝土的框架式结构提高抗震能力的同时结构提高抗震能力的同时也对信号起到一定的屏蔽也对信号起到一定的屏蔽作用。作用。小结小结 1 . 1 . 什么是静电平衡状态什么是静电平衡状态 2 . 2 . 静电平衡状态下导体的特点静电平衡状态下导体的特点 3 . 3 . 静电平衡时静电平衡时, ,导体上电荷分布特导体上电荷分布特点点 4 . 4 . 静电屏蔽现象及应用静电屏蔽现象及应用 20102010年高考试题年高考试题 15. 15. 请用学过的电学知识判断下列说法正确的请用学过的电学知识判断下列说法正确的是（）是（） A. A. 电工穿绝缘衣比穿金属衣安全电工穿绝缘衣比

17、穿金属衣安全 B. B. 制作汽油桶的材料用金属比用塑料好制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 C. C. 小鸟停在单根高压输电线上会被电死小鸟停在单根高压输电线上会被电死 D. D. 打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险B 解析：解析：电力工人高压带电作业，全身穿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，戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安作用，使人安全作业。因为塑料和油摩擦容易起电，全作业。因为塑料和油摩擦容易起电，产生的静电荷不易泄漏，形成静电积累，产生的静电荷不易泄漏，形成静电积累

18、，造成爆炸和火灾事故。造成爆炸和火灾事故。一辆金属车身的一辆金属车身的汽车也是最好的汽车也是最好的“避雷所避雷所”，一旦汽车一旦汽车被雷击中，它的金属构架会将闪电电流被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下。导入地下。轻松练习轻松练习 1 1当导体达到静电平衡时，场强方面的特征当导体达到静电平衡时，场强方面的特征是（是（ ） A A外电场外电场E E0 0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导体内部的合场强导体内部的合场强E E为零为零 D D导体表面和内部的合场强均为零导体表面和内部的合场强均为零C 2 2将原来不带电的绝缘导体将原来不带电的绝缘导体B

19、B移近带负电的移近带负电的绝缘导体绝缘导体A A，如，如1-931-93所示，以下说法正确的是：所示，以下说法正确的是： （ ） A A导体导体B B上各点的场强大小相等上各点的场强大小相等 B B导体导体A A内部的场强一定为零内部的场强一定为零 C C导体导体B B的左端电势比右端电势高的左端电势比右端电势高 D D导体导体B B上的感应电荷在它的上的感应电荷在它的C C点所点所 形成的场强一定不为零形成的场强一定不为零 解析：解析： AA错导体错导体B B上内部各点的场强大小为零，上内部各点的场强大小为零，但是外部场强大小不相等但是外部场强大小不相等 B B对导体对导体A A内部的场强一

20、定为零。因为内部的场强一定为零。因为电荷分布在外表电荷分布在外表 C C错导体错导体B B的左端电势和右端电势一样的左端电势和右端电势一样高，是等势体高，是等势体 D D对导体对导体B B上的感应电荷在它的上的感应电荷在它的C C点所形点所形成的场强一定不为零，因为它和成的场强一定不为零，因为它和A A的电场的电场合场强叠加为零。合场强叠加为零。 ：如图，长为：如图，长为L的导体棒原来不带电，的导体棒原来不带电，现将一带电量为现将一带电量为q的点电荷放在距棒左的点电荷放在距棒左端为端为R的某点的某点.当达到静电平衡时，棒上当达到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大感应电荷在棒内中

21、点处产生的场强的大小为多大小为多大?1.导体自身带电处于静电平衡，下列说法中导体自身带电处于静电平衡，下列说法中正确的是正确的是 ( )A.导体内部场强是导体内部场强是0，所以电势也是，所以电势也是0B.电荷只分布在外表面，曲率半径小的地方电荷只分布在外表面，曲率半径小的地方场强大，所以电势高场强大，所以电势高C.电荷只分布在外表面，电场线一定和外表电荷只分布在外表面，电场线一定和外表面处处垂直面处处垂直D.以上说法均不正确以上说法均不正确C . .把原来不带电的金属球壳把原来不带电的金属球壳B B的外表面接地，的外表面接地，将一个带正电的小球将一个带正电的小球A A从小孔中放入球壳内，但从小

22、孔中放入球壳内，但不与不与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. 球壳球壳B B的空腔中场强处处为零。的空腔中场强处处为零。B. B. 球壳球壳B B不带电。不带电。C. C. 球壳球壳B B的内，外表面电势相等。的内，外表面电势相等。D. D. 球壳球壳B B的电势为零。的电势为零。 解析：解析： A A错，空腔内部电场不为零。错，空腔内部电场不为零。 B B错，球壳内表面由于静电感应，要带负电荷。错，球壳内表面由于静电感应，要带负电荷。 C C对，处于静电平衡状态的导体，是个等势体，对，处于静电平衡状态的导体，是个等势体，其上电势处处相等。其上电势

23、处处相等。 D D对，通常以大地为零电势，由于球壳与大地对，通常以大地为零电势，由于球壳与大地构成一个整体，相当于一个大导体，所以电势构成一个整体，相当于一个大导体，所以电势处处相等，是个等势体。所以电势都为零。处处相等，是个等势体。所以电势都为零。 3、如图，为一空腔球形导体（不带电）现将、如图，为一空腔球形导体（不带电）现将一个带正电的小球一个带正电的小球A放入腔中，当静电平衡放入腔中，当静电平衡时，图中时，图中a,b,c三点的场强大小关系是（三点的场强大小关系是（ ）A.EaEbEcB. Ea=EbEcC. Ea=Eb=EcD. EaEc EbDbca思考：思考：abc三点电势有什么关系？三点电势有什么关系？ a b c 再见！