1-7 静电现象的应用

-
-
-
-
-
-
E
置于电场中的导体，自由电荷受电场力作用，将发生定向移动。
一、静电平衡状态下导体的电场

-
-
-
-
-
E
在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应现象。

-
-
-
-
-
E
感应电荷在导体内部产生电场E’，与原电场叠加。只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。
E’

-
-
-
-
-
E
当内部合场强为零时，即E’=E时，电荷不再发生定向移动。
处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零。
E’=E

E
E内=0
静电平衡状态下导体的电场
导体内部场强处处为零
导体是等势体,表面为等势面
导体外部表面附近场强方向与
该点的表面垂直
若不为零会出现何现象?
若不垂直会出现何现象?
静电平衡状态
为什么会如此?
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。
5、对于一孤立的带电导体，内部场强为零的本质是：导体表面所带全部电荷在内部任一处产生的电场强度的矢量和为零。
静电平衡的特点（小结）
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。
二、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
结论:
导体内部没有电荷,电荷分布在导体的外表面
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
为什么?
为什么?
——法拉第圆筒
实验
1、导体内没有电荷,电荷只分布在导体的表面。
2、在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。
导体上电荷的分布小结
1．空气的电离
强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离。
2．尖端放电
在强电场作用下，物体尖端部分发生的一种放电现象称为尖端放电。
在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电位面密，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
三、尖端放电
尖端放电
导体尖端电荷密度大
尖端周围电场强
空气中残留带电粒子剧烈运动
空气电离
正负电荷奔向异种电荷
尖端失去电荷
尖端放电
应用:
避雷针
闪电防护
雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则．
一是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，所以人长得高还是一件非常痛苦的事情．
二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害．所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害．
第三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶．
第四是不要进水中，因水体导电好，易遭雷击．
总之，应当到较低处，双脚合拢地站立或蹲下，以减少遭遇雷的机会．
闪电防护
四、静电屏蔽
1．静电屏蔽
（1）空腔导体的特点
　空腔导体能把外电场挡住，空腔内没有电场，空腔内不受外电场的影响。
（2）静电屏蔽
　导体壳（金属网罩）能保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。
电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。
超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。
两位英国科学家08年在伦敦进行一次危险的电力学表演。其中一名科学家将把另一位科学家关进一个铁笼子里，然后用数百万伏特的电流对其进行电击。
鉴于表演的危险性，两名科学家事先都买好了价值1200万英镑的保险。
电场如何分布?
如图所示在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢的靠近时，下列说法正确的是（ 　 ）
A、B端的感应电荷越来越多
B、导体内部场强越来越大
C、导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的的场强
D、导体的感应电荷在M、N两点产生的的场强相等
AC
长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方，如图所示。达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点O处产生的场强有多大？方向如何？
本节主要学了以下几个问题：
1．静电平衡状态下导体的电场
学习了静电平衡、静电平衡状态的概念，知道静电平衡的条件是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导体的特点
2．导体上电荷的分布
（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。
3．尖端放电
了解了尖端放电现象及其应用。
4．静电屏蔽
了解了静电屏蔽现象及其应用。
1．关于静电平衡，下列说法中正确的是 ( )

A．当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势一定相等
B．当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向一定与导体的表面垂直
C．绝缘体也有静电平衡状态
D．达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面
ABD
2．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．用取电棒(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．用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A接触
C．用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触
D．使验电器A靠近B
BCD
3．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用E表示球壳外任一点的场强，则( )
A．当＋Q在球壳中央时，E＝0
B．不论＋Q在球壳内何处，E一定为零
C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E＝0
D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E一定为零
D
4．一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
5．如图所示，一带正电的绝缘金属球壳A，顶部开孔，有两只带正电的金属球B、C用金属导线连接，让B球置于球壳A的空腔中与内表面接触后又提起到如图所示的位置，C球放在A球壳外离A球较远，待静电平衡后，正确的说法是 ( )
A．B、C球都带电
B．B球不带电，C球带电
C．让C球接地后，B球带负电
D．C球接地后，A球壳空腔中场强为零
BC
6．有一绝缘空心金属球A，带有4×10－6C的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B，带有2×10－6C的负电荷，若把B球跟A球的内壁相接触，如图所示，则B球上电量为＿＿＿＿C，A球上电荷量为＿＿＿＿C，分布在＿＿＿＿。
0
2X10-6
外表面
7．如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，它们相距L。如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r(2r＜L)的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小＿＿＿＿ 方向＿＿＿＿。
12KQ/L2
B A
再见