静电现象的应用--高二上学期物理人教版选修3-1.pptx

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1、7 7、静电现象的应用、静电现象的应用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-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

2、附加场.0E-E-3 3、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。自由电荷定合场强为零。自由电荷定向移动停止向移动停止.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.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

3、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（3 3）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+-E+-E 练习练习 当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征()()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E E 为零。为零。C.C.导体内部合场强导体内部合场强E E内内=E E0 0 +E+E=0=0。D.

4、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。C 点电荷右侧放一平行金属板，试分析，金属板达点电荷右侧放一平行金属板，试分析，金属板达静电平衡后，图中、（板内点）三点场强静电平衡后，图中、（板内点）三点场强大小关系如何？画出板中感应电荷在点的产生的大小关系如何？画出板中感应电荷在点的产生的场强方向？场强方向？V长为长为 L L 的导体棒原来不带电，现将一电荷量为的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q q 的的点电荷放在与棒的左端距离为点电荷放在与棒的左端距离为 R R 的地方，达到静电平的地方，达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点衡后，棒上的感应电荷在棒内中点 O O 处产生的场

5、强有处产生的场强有多大？方向如何？多大？方向如何？RLO+q解：解：达到静电平衡后导体内部处处场强为零达到静电平衡后导体内部处处场强为零则则 E感感E源源kq(R+L/2)2E感方向与感方向与E源方向相反，即指向点电荷源方向相反，即指向点电荷+q.AB比较A，B两处感应电荷产生的场强大小？一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆置一均匀带电的细杆MNMN，如图所示，如图所示.金属球上感金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上应电荷产生的电场在球内直径上a a、b b、c c三点的三点的场强大小分别为场强大小分别为EaEa、EbEb

6、、EcEc，三者相比，则，三者相比，则A A.Ea.Ea最大最大B.B.EbEb最大最大C.C.EcEc最大最大D.D.EaEa=EbEb=EcEc C 带电量分别为带电量分别为+Q+Q和和-Q-Q的两个点电荷相距为的两个点电荷相距为r r，在，在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，当导体两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点O O处产生的场强大小为多大？方向怎样？处产生的场强大小为多大？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

7、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）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

8、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尖端放电尖端放电尖端放电的原理是什么？尖端放电的原理是什么？导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子会把空气分子“撕裂撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。种现象叫电离。尖端放电的原理有何应用？尖端放电的原理有何应用？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，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，这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子

9、，由于被吸引这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，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。这个现象叫尖端放电。失去电荷。这个现象叫尖端放电。避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施避雷针工作原理避雷针工作原理电场逐渐增强，电场逐渐增强，空气分子被电离空气分子被电离大地感应负电荷大地感应负电荷+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?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,

10、电学仪器外套金属罩电学仪器外套金属罩.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内部空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象区域不受外电场影响的现象.电力工作人员有时需要带电作业，怎样才能保证他们的生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？命安全？全身穿戴金属丝网制成的衣，帽，鞋，手套等。全身穿戴金属丝网制成的衣，帽，鞋，手套等。将悬在细线上的带正电的小球将悬在细线上的带正电的小球A A放在不带电的放在不带电的金属空心球金属空心球C C内内(不和球壁接触不和球壁接触)，另有一个悬，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球挂在细线上的带负电的小球B B向向C C

11、靠近，则靠近，则ABCDA往左偏离竖直方向，往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向往右偏离竖直方向A的位置不变，的位置不变，B往右偏离竖直方向往右偏离竖直方向A和和B的位置都不变的位置都不变A往左偏离竖直方向，往左偏离竖直方向，B的位置不变的位置不变BABC例例1 1：如图所示接地金属球：如图所示接地金属球A A的半径为的半径为R R，球外，球外点电荷的电量为点电荷的电量为Q Q，到球心的距离为，到球心的距离为r r，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：E E、EE和和E E合合的区别的区别E E由外电场决定，由外电场决定，E=EE=E，

12、E E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AB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？