2.5 静电现象的应用 26张PPT

第一章 静电场

第七节 静电现象的应用
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进一步了解生活中的静电现象
1. 静电感应：金属导体放在外电场 E 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。
2. 感应起电: 利用静电感应的方法使物体带电的方法。

1. 金属导体的微观结构如何？
2. 如果将金属导体放入电场中自由电子怎样移动？自由电子会在什么地方积聚？
-
-
-
-
-
-
E
- +
E
E?
E合 = E–E?
3. 电子的积聚会出现怎样的结果？
4. 最终会出现怎样的现象？
E合=0
放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态。
一、静电平衡
静电平衡的特点
1. 处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
2. 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. 导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。
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。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。
例1. 如图所示，带正电小球 A 靠近不带电的金属导体 B ，由于静电感应导体 B 的左端出现负电荷，右端出现正电荷，下列说法，正确的是(　 　)
A. 用手摸一下 B 的左端，B 将带正电
B. 用手摸一下 B 的右端，B 将带正电
C. 用手摸一下 B 的中部，B 将不带电
D. 用手摸一下 B 的任何部分，B 都将带负电
D
导体上电荷的分布
研究静电平衡时导体内部的电荷
现象:
甲:A的箔片张角逐渐增大
乙:A的箔片始终没有张开
——法拉第圆筒
实验
导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷
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通过法拉第圆筒实验，了解导体上电荷的分布特点
思考：电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？
结论2：在导体表面 , 越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大 , 凹陷的位置几乎没有电荷。
结论1:静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面。
一头粗一头细的导体
二、尖端放电
2. 应用：避雷针
1. 导体尖端附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。
例如在导体尖端附近放一根点燃的蜡烛。当我们不断给导体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。这就是尖端放电引起的后果。
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通过视频观察尖端放电现象
各种各样的避雷针
因为 B 电荷形成电场，金属球壳处于B 的电场中而达到静电平衡状态，即球壳内部场强处处为零，而 A 在球壳内，所处位置的合场强为零，故 A 不动，这种现象叫做静电屏蔽。
如图，将一个带正电的小球 A 用绝缘细线悬挂放入一个不带电的空心金属球壳内。现用一个带正电小球 B 靠近金属球壳，发现球 A 并不发生偏移，为什么呢？
观看静电屏蔽现象演示
静电屏蔽实验
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1. 定义：具有空腔的金属导体在静电平衡状态下，不仅导体内部场强为零，腔内场强也为零，因而置于腔内的物体不受外界电场的影响，这种作用叫静电屏蔽。
三、静电屏蔽
2. 静电屏蔽的两种情况
（1）利用金属壳或金属网封闭一定区域，使该区域不受外界电场影响。如图，球壳内场强为零，E＝0。
（2）接地导体空腔外部不受内部电场影响。如图，当空腔接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场已消失，对外起到屏蔽作用。
? 静电屏蔽在实际生产和生活中经常利用，我们使用的一些电子设备都要用金属外壳，就是要起到屏蔽作用。有些设备的外壳需要接地，除了安全因素外，有的会产生电场影响其他的元件，而接地后，仪器本身产生的电场就被屏蔽了。
静电屏蔽的应用
D
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布的情况 ( )
B
1. 静电平衡的特点：
（1）导体内部场强处处为零。
（2）导体是个等势体，表面是等势面。
（3）导体表面上任何一点的电场线方向跟该点的表面垂直。
（4）导体内部无净电荷，净电荷分布在导体表面。越尖的地方电荷越密。
2．静电平衡的原因：电场叠加。
3．静电屏蔽
（1）导体外部电场不影响内部。
（2）接地导体内部不影响外部。
4．尖端放电
应用：避雷针。
防止：高压设备表面光滑。
1. 如图所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球 P 缓慢地靠近 (不接触，且未发生放电现象)时，下列说法中正确的是 (　 　)
A. B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
AC
2．关于避雷针，以下说法正确的是 (　 　)
A. 避雷针避雷是中和云层的异种电荷
B. 避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地
C. 为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形
D. 避雷针安装在高大建筑物顶部，而不必接地
B
3. 一个不带电的空心金属球，放在点电荷－Q 的附近，如图所示。当达到静电平衡时，下列说法中正确的是(　 　)
A．电荷－Q 在球内产生的场强为零
B．球外表面的感应电荷在球内的场
强为零
C．电荷－Q与球外表面的电荷在球内
的合场强为零
D．球内的电场不受外部电荷的影响
CD
4. 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，棒上感应电荷在棒内中点 P 处产生的场强大小等于多少？方向怎样？