第 04 讲 静电现象的应用
知识点一、知识梳理
1．静电平衡状态
发生静电感应现象时，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部电场减弱，直至为零，导体内部自由电
子不再发生定向移动的状态．
2．处于静电平衡状态下导体中电场的特征
(1)处于静电平衡状态的导体，内部电场处处为 0.
(2)处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直．
(3)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．
3．导体上电荷的分布特点
(1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面．
(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷．
深度思考
导体达到静电平衡状态后，导体内的电荷还在运动吗？
答案 达到静电平衡后，自由电子没有定向移动，而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规
则的运动．
典例分析
例 1 长为 l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端 R 处，如图 1 所示．当棒
达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点 P处产生的电场强度大小等于________，方向为________．
图 1
解析 导体棒在点电荷＋q 的电场中发生静电感应，左端出现负电荷，右端出现正电荷，棒中任何一点都有
两个电场，即外电场：＋q在该点形成的电场 E0；附加电场：棒上感应电荷在该点形成的电场 E′，达到静
电平衡状态时 E′＝E0.
kq
题中所求的即为 E′，于是我们通过上述等式转化为求 E0.于是 E′＝E0＝ l .E′和 E0方向相反，方向
R＋
2 2
向左．
kq
答案 l 向左
(R＋ )2
2
1
(1)当外电场、导体在电场中的位置或导体的形状发生变化时，感应电荷的分布会迅速变化，很快达到新的
平衡．
(2)静电平衡时，感应电荷产生的电场与外电场在导体内部的合场强为零．
例 2 如图所示为一空腔球形导体(不带电)，现在将一个带正电的小金属球 A放入空腔中，当静电平衡时，
图中 a、b、c 三点的场强大小 E 和电势φ的关系是( )
A．Ea＞Eb＞Ec，φa＞φb＞φc
B．Ea＝Eb＞Ec，φa＝φb＞φc
C．Ea＝Eb＝Ec，φa＝φb＝φc
D．Ea＞Ec＞Eb，φa＞φb＞φc
解析 空腔球形导体在正电荷 A 的电场中感应的结果如图所示，从电场线的疏密可确
定 a 点场强大于 c点场强，而 b点场强为零，故 Ea＞Ec＞Eb，而沿着电场线电势降低，
故φa＞φb＞φc，D 选项正确．
知识点二、尖端放电和静电屏蔽
1．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，与尖端上的电荷中和，这相当于
导体从尖端失去电荷．这个现象叫做尖端放电．
2．把一个电学仪器放在封闭的金属壳(网)里，即使壳(网)外有电场，由于壳(网)内场强保持为零，外电场
对壳(网)内的仪器也不会产生影响的现象叫静电屏蔽．
3．尖端放电和静电屏蔽的应用、防止：
(1)尖端放电：
①应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．
②防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失．
(2)静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连．
典例分析
例 3 如图所示，把原来不带电的金属壳 B 的外表面接地，将一带正电的小球 A 从小孔中放入球壳内，但不
与 B 发生接触，达到静电平衡状态后，则( )
A．B 的空腔内电场强度为零
B．B 不带电
C．B 的外表面带正电
D．B 的内表面带负电
解析 因为金属壳的外表面接地，所以外表面无感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于 A带正电，
2
则 B 的内表面带负电，D 对，B、C错；B 的空腔内有带正电的小球 A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产
生的电场，由电场叠加知，电场线的方向由 A 指向 B，所以空腔内电场强度不为零，A 错．
答案 D
静电屏蔽的两种情况
屏蔽外电场 屏蔽内电场
图示
因场源电荷产生的电场与导体球壳表面 当空腔外部接地时，外表面的感应电
实现
上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到 荷因接地将传给地球，外部电场消失，
过程
静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 起到屏蔽内电场的作用
最终
导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内部电荷影响
结论
本质 静电感应与静电平衡
举一反三
1．(静电平衡状态下导体的电场)如图 4所示，一个带负电的金属球放在绝缘的支架上，处于静电平衡状态，
金属球内部的场强大小为 E1，若减少金属球的带电荷量，再次处于静电平衡状态后，金属球内部的场强大
小为 E2，则( )
A．E2＜E1 B．E2＞E1
C．E2＝E1 D．无法确定
答案 C
解析 处于静电平衡状态的导体内部的场强处处为零，选项 C正确．
2．(静电平衡状态下导体的电场和电荷的分布)(多选)如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷＋Q，a、
b是金属板右侧表面附近的两点，其中 a 到＋Q 的距离较小，下列说法正确的是( )
A．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面带正电
B．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电
C．整个金属板是一个等势体，且电势等于零
D．a、b 两点的电场强度不为零，且 a、b 两点的场强方向相同，但 a 点的场强比 b 点
的场强要大一些
答案 BCD
3
解析 金属板若不接地，右侧表面将感应出负电荷，左侧表面将感应出等量正电荷．金属板接地，大地上
的自由电子通过接地导线上移与正电荷中和，达到静电平衡时左侧表面不带电，整个金属板的电势与大地
相同，都为零．所以选项 A错误，选项 B、C 正确．金属板接地时，右侧表面上仍有感应负电荷，因 a距 Q
较近，场强要大些；整个金属板是等势体，表面是等势面，电场线与等势面垂直，故 a、b两点的场强方向
都垂直指向右侧面，方向相同，选项 D正确．
3．(静电防护和静电屏蔽的应用)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是( )
A．铜丝编织的衣服不易拉破
B．电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零
C．电工被铜丝衣服所包裹，使体内电场强度为零
D．铜线电阻小，能对人体起到保护作用
答案 C
解析 高压线路的检修人员在进行高压作业时，要穿上用金属丝网制成的高压作业服，相当于把人体用金
属网罩起来．这样，外部电场就不会影响到人体，从而避免了感应电场对人体的伤害．故选项 C 正确.
4
课堂闯关 正确率：
※温馨提示：学生完成题目后，提醒学生给做错的题标星级，星级标准为：简单-“☆”；中等- “☆☆”；较难-
“☆☆☆”。
题组一 静电的防止与应用
1．(多选)下列措施中，属于防止静电危害的是( )
A．油罐车后有一条拖在地上的铁链条
B．小汽车上有一根露在车面上的小天线
C．在印染厂中保持适当的湿度
D．在地毯上夹杂 0.05～0.07mm 的不锈钢丝导电纤维
答案 ACD解析 B选项属于防止静电屏蔽．
2．某农村小塑料加工厂的高频热合机(焊缝用)产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未通有
线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看．为了使电视机不受
干扰，可采取的办法是( )
A．将电视机用一金属笼子罩起来
B．将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地
C．将高频热合机用一金属笼子罩起来
D．将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地
答案 D
解析 为了使电视机能接收电磁波信号，但又不接收高频热合机产生的电磁波，应将高频热合机产生的电
磁波信号屏蔽，而将金属笼子接地具有屏蔽金属笼内电场的作用，故选项 D正确．
3．下列与静电屏蔽无关的是( )
A．避雷针的顶端做的很尖细
B．用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安然无恙
C．超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成
D．电视闭路线芯外常包有一层金属网
答案 A
解析 避雷针是应用尖端放电的原理，其余三项均是利用了金属对内部的静电屏蔽作用．
题组二 静电平衡的理解
4．处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零的原因是( )
A．导体内部无任何电场
B．外电场不能进入导体内部
C．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零
D．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合场强为零
5
答案 D
5.如图所示，两个不带电的导体 A和 B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体 C 置于 A
附近，贴在 A、B 下部的金属箔都张开( )
A．此时 A 带正电，B带负电
B．此时 A 电势低，B电势高
C．移去 C，贴在 A、B 下部的金属箔都闭合
D．先把 A 和 B 分开，然后移去 C，贴在 A、B 下部的金属箔都闭合
答案 C
解析 由于静电感应可知，A 左端带负电，B 右端带正电，A、B 的电势相等，选项 A、B 错误；若移去 C，
则两端的感应电荷消失，则贴在 A、B 下部的金属箔都闭合，选项 C 正确；先把 A 和 B 分开，然后移去 C，
则 A、B 带的电荷仍然存在，故贴在 A、B 下部的金属箔仍张开，选项 D错误．
6．(多选)如图所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球 P 缓缓靠近(不相碰)，下列说法中正确的是
( )
A．M 端的感应电荷越来越多
B．导体内场强越来越大
C．导体的感应电荷在 M 点产生的场强大于在 N 点产生的场强
D．导体的感应电荷在 M、N 两点产生的场强相等
答案 AC
解析 离的越近，导体上的电子与负电荷排斥力越大，越会向左排斥，故 N端带负电荷越多，M 端带的正电
荷也越多，故 A 正确；导体处于静电平衡状态，内部场强处处为零，即感应电荷的场强和带电小球的场强
等大、反向、共线，由于带电小球在 M点产生的场强大，故感应电荷在 M 点产生的场强也大，故 C 正确，B、
D错误．故选 A、C.
题组三 静电平衡中电场线及电荷分布
7．在点电荷－Q 的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应
电荷在盘中 A 点所激发的附加场强 E′的方向在下图中正确的是( )
答案 A
解析 感应电荷在盘中 A点激发的附加场强 E′应与－Q 在 A 点产生的场强等大反向，故 A 正确．
6
8．(多选)一个不带电的空心金属球，在它的球内放一个正电荷如图所示，其电场分布正确的是( )
答案 CD
解析 空心金属球内放一正电荷，由于静电感应使金属球外表面带正电，球壳上达到静电平衡，内部场强
为零，当金属球外表面接地时，对外具有屏蔽作用，故选项 C、D 正确．
9．(多选)如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则
( )
A．球壳内壁带负电
B．球壳外壁带正电
C．球壳外壁不带电
D．若将接地线去掉再移去正电荷，球壳外壁带负电
答案 ACD
解析 球壳内正电荷产生电场，使球壳处于静电平衡状态，在球壳的内表面出现等量异种电荷，球壳的外
表面出现等量同种电荷，当球壳接地时，不论内表面接地还是外表面接地，待稳定后球壳的电势必定为零．球
壳的外表面无感应电荷，球壳外也没有静电场，这就是接地导体壳的静电屏蔽作用，故 A、C 选项正确．若
将接地线去掉再移去球壳内正电荷时，球壳内表面的负电荷就会分布到球壳的外表面上，内壁不再带电．故
D选项正确．
10．(多选)如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器 A 和一个带正电荷的空腔导体 B.下列实验
方法中能使验电器箔片张开的是( )
A．取电棒 C(带绝缘柄的导体棒)先跟 B的内壁接触一下后再跟 A 接触
B．取电棒 C 先跟 B 的外壁接触一下后再跟 A 接触
C．用绝缘导线把验电器 A 跟取电棒 C 的导体部分相连，再把取电棒 C 与 B 的内壁接触
D．使验电器 A 靠近 B
答案 BCD
解析 A 项中取电棒 C 先和 B 的内壁接触后，由于 B 的内壁本身没有电荷，所以再接触 A时验电器箔片不张
开；B项中可以使 C 球带电，从而使 A 带电；C 项中用绝缘导线实际上是将验电器 A和 B连成了一个导体，
A因接触而带电；D 项中是感应起电．所以 B、C、D 项正确．
7
11．(多选)如图，四组静电实验中，能使左边的验电器的金箔张开的是( )
答案 AC
解析 处于静电平衡状态下的导体所带的电荷都分布在导体的外表面，导体内表面没有电荷，用导线连接
之后，左边的金箔也是外表面，故 A、C 均正确，B 错误．D 选项中由于静电屏蔽的作用，验电器不受外电
场的影响，故金箔片是闭合的．
12．如图 5所示，在两个带等量异种电荷的绝缘导体球之间，对称地放着两个相同的导体 ab、cd，则：
图 5
(1)当用导线将 a、b连接起来时，导线中有无电流通过？若有，方向如何？
(2)当用导线将 a、c连接起来时，导线中有无电流通过？若有，方向如何？
答案 (1)无 (2)有 由 a→c
解析 导体 ab、cd 处于静电场中，已达到静电平衡状态，ab、cd 均各自为一个等势体，但因 ab 靠近正电
荷，cd 靠近负电荷，所以导体 ab 的电势要高于 cd 的电势，我们也可在正、负电荷之间画一条由左向右的
电场线，也易判断导体 ab 的电势比导体 cd 的电势高．当用导线将 a、c 连接起来时，将会有电流从 a流到
c.当用导线将 a、b 连接起来时，无电流通过．
8第 04 讲 静电现象的应用
知识点一、知识梳理
1．静电平衡状态
发生静电感应现象时，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部电场减弱，直至为零，导体内部自由电
子不再发生定向移动的状态．
2．处于静电平衡状态下导体中电场的特征
(1)处于静电平衡状态的导体，内部电场 .
(2)处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面 ．
(3)处于静电平衡状态的整个导体是个 ，它的表面是个 ．
3．导体上电荷的分布特点
(1)导体内部 电荷，电荷只分布在导体的 ．
(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度 ，凹陷的位置几乎 ．
深度思考
导体达到静电平衡状态后，导体内的电荷还在运动吗？
答案 达到静电平衡后，自由电子没有定向移动，而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规
则的运动．
典例分析
例 1 长为 l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为＋q 的点电荷放在距棒左端 R处，如图所示．当棒达
到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点 P 处产生的电场强度大小等于________，方向为________．
(1)当外电场、导体在电场中的位置或导体的形状发生变化时，感应电荷的分布会迅速变化，很快达到新的
平衡．
(2)静电平衡时，感应电荷产生的电场与外电场在导体内部的合场强为零．
例 2 如图所示为一空腔球形导体(不带电)，现在将一个带正电的小金属球 A放入空腔中，当静电平衡时，
图中 a、b、c 三点的场强大小 E 和电势φ的关系是( )
A．Ea＞Eb＞Ec，φa＞φb＞φc
B．Ea＝Eb＞Ec，φa＝φb＞φc
C．Ea＝Eb＝Ec，φa＝φb＝φc
D．Ea＞Ec＞Eb，φa＞φb＞φc
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知识点二、尖端放电和静电屏蔽
1．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，与尖端上的电荷中和，这相当于
导体从尖端失去电荷．这个现象叫做尖端放电．
2．把一个电学仪器放在封闭的金属壳(网)里，即使壳(网)外有电场，由于壳(网)内场强保持为零，外电场
对壳(网)内的仪器也不会产生影响的现象叫静电屏蔽．
3．尖端放电和静电屏蔽的应用、防止：
(1)尖端放电：
①应用： 是利用尖端放电避免雷击的一种设施．
②防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失．
(2)静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连．
典例分析
例 3 如图所示，把原来不带电的金属壳 B 的外表面接地，将一带正电的小球 A 从小孔中放入球壳内，但不
与 B 发生接触，达到静电平衡状态后，则( )
A．B 的空腔内电场强度为零
B．B 不带电
C．B 的外表面带正电
D．B 的内表面带负电
静电屏蔽的两种情况
屏蔽外电场 屏蔽内电场
图示
因场源电荷产生的电场与导体球壳表面 当空腔外部接地时，外表面的感应电
实现
上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到 荷因接地将传给地球，外部电场消失，
过程
静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 起到屏蔽内电场的作用
最终
导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内部电荷影响
结论
本质 静电感应与静电平衡
2
举一反三
1．(静电平衡状态下导体的电场)如图 4所示，一个带负电的金属球放在绝缘的支架上，处于静电平衡状态，
金属球内部的场强大小为 E1，若减少金属球的带电荷量，再次处于静电平衡状态后，金属球内部的场强大
小为 E2，则( )
A．E2＜E1 B．E2＞E1
C．E2＝E1 D．无法确定
2．(静电平衡状态下导体的电场和电荷的分布)(多选)如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷＋Q，a、
b是金属板右侧表面附近的两点，其中 a 到＋Q 的距离较小，下列说法正确的是( )
A．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面带正电
B．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电
C．整个金属板是一个等势体，且电势等于零
D．a、b 两点的电场强度不为零，且 a、b 两点的场强方向相同，但 a 点的场强比 b 点
的场强要大一些
3．(静电防护和静电屏蔽的应用)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是( )
A．铜丝编织的衣服不易拉破
B．电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零
C．电工被铜丝衣服所包裹，使体内电场强度为零
D．铜线电阻小，能对人体起到保护作用
3
课堂闯关 正确率：
※温馨提示：学生完成题目后，提醒学生给做错的题标星级，星级标准为：简单-“☆”；中等- “☆☆”；较难-
“☆☆☆”。
题组一 静电的防止与应用
1．(多选)下列措施中，属于防止静电危害的是( )
A．油罐车后有一条拖在地上的铁链条
B．小汽车上有一根露在车面上的小天线
C．在印染厂中保持适当的湿度
D．在地毯上夹杂 0.05～0.07mm 的不锈钢丝导电纤维
2．某农村小塑料加工厂的高频热合机(焊缝用)产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未通有
线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看．为了使电视机不受
干扰，可采取的办法是( )
A．将电视机用一金属笼子罩起来
B．将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地
C．将高频热合机用一金属笼子罩起来
D．将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼接地
3．下列与静电屏蔽无关的是( )
A．避雷针的顶端做的很尖细
B．用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安然无恙
C．超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成
D．电视闭路线芯外常包有一层金属网
题组二 静电平衡的理解
4．处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零的原因是( )
A．导体内部无任何电场
B．外电场不能进入导体内部
C．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零
D．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合场强为零
5.如图所示，两个不带电的导体 A和 B，用一对绝缘柱支持使它们彼此接触．把一带正电荷的物体 C 置于 A
附近，贴在 A、B 下部的金属箔都张开( )
A．此时 A 带正电，B带负电
B．此时 A 电势低，B电势高
C．移去 C，贴在 A、B 下部的金属箔都闭合
D．先把 A 和 B 分开，然后移去 C，贴在 A、B 下部的金属箔都闭合
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6．(多选)如图所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球 P 缓缓靠近(不相碰)，下列说法中正确的是
( )
A．M 端的感应电荷越来越多
B．导体内场强越来越大
C．导体的感应电荷在 M 点产生的场强大于在 N 点产生的场强
D．导体的感应电荷在 M、N 两点产生的场强相等
题组三 静电平衡中电场线及电荷分布
7．在点电荷－Q 的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应
电荷在盘中 A 点所激发的附加场强 E′的方向在下图中正确的是( )
解析 感应电荷在盘中 A点激发的附加场强 E′应与－Q 在 A 点产生的场强等大反向，故 A 正确．
8．(多选)一个不带电的空心金属球，在它的球内放一个正电荷如图所示，其电场分布正确的是( )
解析 空心金属球内放一正电荷，由于静电感应使金属球外表面带正电，球壳上达到静电平衡，内部场强
为零，当金属球外表面接地时，对外具有屏蔽作用，故选项 C、D 正确．
9．(多选)如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则
( )
A．球壳内壁带负电
B．球壳外壁带正电
C．球壳外壁不带电
D．若将接地线去掉再移去正电荷，球壳外壁带负电
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10．(多选)如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器 A 和一个带正电荷的空腔导体 B.下列实验
方法中能使验电器箔片张开的是( )
A．取电棒 C(带绝缘柄的导体棒)先跟 B的内壁接触一下后再跟 A 接触
B．取电棒 C 先跟 B 的外壁接触一下后再跟 A 接触
C．用绝缘导线把验电器 A 跟取电棒 C 的导体部分相连，再把取电棒 C 与 B 的内壁接触
D．使验电器 A 靠近 B
11．(多选)如图，四组静电实验中，能使左边的验电器的金箔张开的是( )
12．如图 5所示，在两个带等量异种电荷的绝缘导体球之间，对称地放着两个相同的导体 ab、cd，则：
图 5
(1)当用导线将 a、b连接起来时，导线中有无电流通过？若有，方向如何？
(2)当用导线将 a、c连接起来时，导线中有无电流通过？若有，方向如何？
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