靜電感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用

1、1.7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用第一章 靜電場(chǎng)學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.1.通過(guò)對(duì)靜電場(chǎng)中導(dǎo)體的自由電荷運(yùn)動(dòng)情通過(guò)對(duì)靜電場(chǎng)中導(dǎo)體的自由電荷運(yùn)動(dòng)情況的討論，了解靜電平衡的概念。況的討論，了解靜電平衡的概念。2.2.知道處于靜電平衡的導(dǎo)體的特征知道處于靜電平衡的導(dǎo)體的特征3.3.了解尖端放電現(xiàn)象。了解尖端放電現(xiàn)象。4.4.了解靜電屏蔽現(xiàn)象及其技術(shù)上的應(yīng)用了解靜電屏蔽現(xiàn)象及其技術(shù)上的應(yīng)用復(fù)習(xí)復(fù)習(xí) 感應(yīng)起電感應(yīng)起電：當(dāng)一個(gè)帶電體移近不帶電的導(dǎo)體，使導(dǎo)當(dāng)一個(gè)帶電體移近不帶電的導(dǎo)體，使導(dǎo)體帶電的過(guò)程叫做靜電感應(yīng)體帶電的過(guò)程叫做靜電感應(yīng) 規(guī)律：近端感應(yīng)異種電荷，遠(yuǎn)端感應(yīng)等量同種電規(guī)律：近端感應(yīng)異種電荷，遠(yuǎn)端感應(yīng)等量同種電

2、荷荷1 1、靜電感應(yīng)、靜電感應(yīng) 把金屬導(dǎo)體放在外電場(chǎng)把金屬導(dǎo)體放在外電場(chǎng)E E0 0中，由于導(dǎo)體內(nèi)中，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng)，使的自由電子受電場(chǎng)力作用而定向移動(dòng)，使導(dǎo)體表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷的現(xiàn)象叫導(dǎo)體表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷的現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)靜電感應(yīng)E0ABCD0E2.靜電平衡靜電平衡-導(dǎo)體中自由電荷導(dǎo)體中自由電荷在電場(chǎng)力作用下將發(fā)在電場(chǎng)力作用下將發(fā)生定向移動(dòng)生定向移動(dòng). .-EEE 導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷應(yīng)電荷, ,感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中中產(chǎn)生在導(dǎo)體中中產(chǎn)生反方向的附加場(chǎng)反方向的附加場(chǎng). .感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷. .感應(yīng)電場(chǎng)感應(yīng)電場(chǎng)0E-E- 感應(yīng)電荷的電場(chǎng)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)增到

3、與外電場(chǎng)相等增到與外電場(chǎng)相等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場(chǎng)強(qiáng)為零。自由電荷的為零。自由電荷的定向移動(dòng)停止定向移動(dòng)停止 . . 靜電平衡靜電平衡 發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體，當(dāng)感應(yīng)電荷產(chǎn)生發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體，當(dāng)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場(chǎng)的附加電場(chǎng)EE和原電場(chǎng)和原電場(chǎng)E E在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即，即E=EE=E時(shí)，自由電子停止定向移動(dòng)，這時(shí)，自由電子停止定向移動(dòng)，這時(shí)導(dǎo)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。時(shí)導(dǎo)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。EEEE合=04 4、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：（1 1）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零（2 2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表

4、）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面面是一個(gè)等勢(shì)面+-E 結(jié)論結(jié)論：導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，時(shí)，其外部表面附近任何一點(diǎn)的其外部表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直場(chǎng)強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直。4.4.處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：（1 1）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零（2 2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表 面是一個(gè)等勢(shì)面面是一個(gè)等勢(shì)面（3 3）導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直）導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直思考：電荷在導(dǎo)體上的分布是怎樣的呢？思考：電荷在導(dǎo)體上的分布是怎樣的呢？均勻球形導(dǎo)體均勻球形導(dǎo)體是不是這

5、樣分布呢？是不是這樣分布呢？導(dǎo)導(dǎo)體上電荷的分布體上電荷的分布導(dǎo)體內(nèi)部有無(wú)電場(chǎng)？導(dǎo)體內(nèi)部有無(wú)電場(chǎng)？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)1 1：研究空腔導(dǎo)體內(nèi)外表面的電荷研究空腔導(dǎo)體內(nèi)外表面的電荷u現(xiàn)象現(xiàn)象: :甲甲:A:A的箔片張角逐漸增大的箔片張角逐漸增大乙乙:A:A的箔片始終沒(méi)有張開(kāi)的箔片始終沒(méi)有張開(kāi)u結(jié)論結(jié)論1:1: 導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷, ,電荷分布在導(dǎo)體電荷分布在導(dǎo)體的外表面的外表面導(dǎo)導(dǎo)體上電荷的分布體上電荷的分布為什么？法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)導(dǎo)導(dǎo)體上電荷的分布體上電荷的分布實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)2 2：法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)u結(jié)論結(jié)論2: 2:導(dǎo)體表面越尖銳的位置電荷越密集導(dǎo)體表面越尖銳的位置電荷越密

6、集, ,凹凹陷的位置幾乎沒(méi)有電荷陷的位置幾乎沒(méi)有電荷4.4.處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：（1 1）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零（2 2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表 面是一個(gè)等勢(shì)面面是一個(gè)等勢(shì)面（3 3）導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直）導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直（4）二、靜二、靜電屏蔽電屏蔽由于靜電感應(yīng)，可使金屬由于靜電感應(yīng)，可使金屬網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)為網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)為零，相當(dāng)于遮擋了外界電零，相當(dāng)于遮擋了外界電場(chǎng)對(duì)它內(nèi)部的影響，這種場(chǎng)對(duì)它內(nèi)部的影響，這種現(xiàn)象叫做現(xiàn)象叫做靜電屏蔽靜電屏蔽。因場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與導(dǎo)體球因

7、場(chǎng)源電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場(chǎng)強(qiáng)為零，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，場(chǎng)強(qiáng)為零，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，對(duì)內(nèi)對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了屏蔽，其內(nèi)部區(qū)域不實(shí)現(xiàn)了屏蔽，其內(nèi)部區(qū)域不受外電場(chǎng)影響受外電場(chǎng)影響超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包含金屬絲的織物制成的。是用包含金屬絲的織物制成的。電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等。1 1關(guān)于靜電平衡，下列說(shuō)法中正確的是關(guān)于靜電平衡，下列說(shuō)法中正確的是 A A當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體上任意當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)間的電勢(shì)一定相等兩點(diǎn)間

8、的電勢(shì)一定相等 B B當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，其外表面附當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，其外表面附近的電場(chǎng)方向一定與導(dǎo)體的表面垂直近的電場(chǎng)方向一定與導(dǎo)體的表面垂直 C C絕緣體也有靜電平衡狀態(tài)絕緣體也有靜電平衡狀態(tài) D D達(dá)到靜電平衡時(shí)，電荷分布在導(dǎo)體的達(dá)到靜電平衡時(shí)，電荷分布在導(dǎo)體的外表面外表面ABD 2 2具有一定厚度的空心金屬球殼的球具有一定厚度的空心金屬球殼的球心位置處放一正電荷，下面中的四個(gè)心位置處放一正電荷，下面中的四個(gè)圖畫(huà)出了其空間電場(chǎng)的電場(chǎng)線情況，圖畫(huà)出了其空間電場(chǎng)的電場(chǎng)線情況，符合實(shí)際情況的是符合實(shí)際情況的是( () )AQabcAB 5 5如右圖所示，在絕緣板上放有一個(gè)如右圖所示，在絕

9、緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電器不帶電的金箔驗(yàn)電器A A和一個(gè)帶正電荷和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體的空腔導(dǎo)體B B. .下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開(kāi)的是電器箔片張開(kāi)的是( () ) A A用取電棒用取電棒C C( (帶絕緣柄的導(dǎo)體棒帶絕緣柄的導(dǎo)體棒) )先跟先跟B B的內(nèi)壁接觸一下后再跟的內(nèi)壁接觸一下后再跟A A接觸接觸 B B用取電棒用取電棒C C先跟先跟B B的外壁接觸一下后再的外壁接觸一下后再跟跟A A接觸接觸 C C使驗(yàn)電器使驗(yàn)電器A A靠近靠近B BBC三、尖端放電三、尖端放電尖端放電的原理是什么？尖端放電的原理是什么？導(dǎo)體尖銳部位的電荷特別密集，尖端附近的導(dǎo)體尖

10、銳部位的電荷特別密集，尖端附近的電場(chǎng)特別強(qiáng)，會(huì)把空氣分子電場(chǎng)特別強(qiáng)，會(huì)把空氣分子“撞散撞散”，使分，使分子中的正負(fù)電荷分離，這種現(xiàn)象叫電離。子中的正負(fù)電荷分離，這種現(xiàn)象叫電離。中性的分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和中性的分子電離后變成帶負(fù)電的自由電子和帶正電的離子，這些帶電的粒子與導(dǎo)體尖端帶正電的離子，這些帶電的粒子與導(dǎo)體尖端的電荷異號(hào)粒子，由于被吸引而奔向尖端，的電荷異號(hào)粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端與尖端上的電荷中和，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷。這個(gè)現(xiàn)象叫失去電荷。這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。尖端放電。導(dǎo)體尖端電荷密度大導(dǎo)體尖端電荷密度大尖端周圍電場(chǎng)強(qiáng)尖端周圍電

11、場(chǎng)強(qiáng)空氣中殘留帶電粒子劇烈運(yùn)動(dòng)空氣中殘留帶電粒子劇烈運(yùn)動(dòng)空氣分子中正負(fù)電荷分開(kāi)，并被電場(chǎng)加速，空氣分子中正負(fù)電荷分開(kāi)，并被電場(chǎng)加速，撞擊空氣分子產(chǎn)生更多正負(fù)電荷撞擊空氣分子產(chǎn)生更多正負(fù)電荷與尖端電性相反的粒子奔向尖端與尖端電性相反的粒子奔向尖端相當(dāng)于尖端失去電荷相當(dāng)于尖端失去電荷尖端放電尖端放電三，尖端放電三，尖端放電空氣電離（1 1）避雷針的原理：避雷針的原理：當(dāng)帶電的雷雨云當(dāng)帶電的雷雨云靠近建筑物時(shí)，由于靜電感應(yīng)，使避靠近建筑物時(shí)，由于靜電感應(yīng)，使避雷針上端出現(xiàn)與云層相反的電荷。通雷針上端出現(xiàn)與云層相反的電荷。通過(guò)過(guò)尖端放電尖端放電，這些電荷不斷向大氣釋，這些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣中的電荷。使建筑物避放，中和空氣中的電荷。使建筑物避免雷擊。免雷擊。（2 2）為了更好的應(yīng)用尖端放電原理中和云）為了更好的應(yīng)用尖端放電原理中和云層中的電荷，避雷針的上端做成幾股針尖狀層中的電荷，避雷針的上端做成幾股針尖狀避雷針避雷針7 7避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是A A云層中帶的電荷被避雷針通過(guò)導(dǎo)線導(dǎo)入云層中帶的電荷被避雷針通過(guò)導(dǎo)線導(dǎo)入大地大地B B避雷針的尖端向云層放電，中和了云層避雷針的尖端向云層放電，中和了云層中的電荷中的電荷C C云層與避雷