《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》課件PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1靜電現(xiàn)象的應(yīng)用靜電現(xiàn)象的應(yīng)用課件課件一、靜電感應(yīng)一、靜電感應(yīng)靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)第1頁(yè)/共40頁(yè)-0E二二.靜電平衡靜電平衡-1 1、導(dǎo)體中自由電荷、導(dǎo)體中自由電荷在電場(chǎng)力作用下將在電場(chǎng)力作用下將發(fā)生定向移動(dòng)發(fā)生定向移動(dòng). .EEE2 2、 導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷電荷, ,感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中中產(chǎn)生反方向的附加場(chǎng)中產(chǎn)生反方向的附加場(chǎng). .第2頁(yè)/共40頁(yè)0E -E -3 3、感應(yīng)電荷的電場(chǎng)增到、感應(yīng)電荷的電場(chǎng)增到與外電場(chǎng)相等時(shí)，導(dǎo)體與外電場(chǎng)相等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場(chǎng)強(qiáng)為零。自由電內(nèi)合場(chǎng)強(qiáng)為零。自由電荷的定向移動(dòng)停止荷的定向移動(dòng)停止 . .0

2、E -E=04 4、靜電平衡：導(dǎo)、靜電平衡：導(dǎo)體中無(wú)電荷定向移體中無(wú)電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)動(dòng)的狀態(tài), ,就叫靜就叫靜電平衡狀態(tài)電平衡狀態(tài). .第3頁(yè)/共40頁(yè) 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)生的附發(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)加電場(chǎng)E和原電場(chǎng)和原電場(chǎng)E在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即E=E時(shí)，自由電子停止定向移動(dòng)，這時(shí)導(dǎo)體所時(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)。處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。EEEE合=0第4頁(yè)/共40頁(yè)三、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：三、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（

3、2 2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面體，表面是一個(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+-E注意：注意：地球是一個(gè)極大地球是一個(gè)極大的導(dǎo)體，可以認(rèn)為處于的導(dǎo)體，可以認(rèn)為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個(gè)等勢(shì)體。這是我是一個(gè)等勢(shì)體。這是我們可以選大地做零電勢(shì)們可以選大地做零電勢(shì)體的一個(gè)原因。體的一個(gè)原因。第5頁(yè)/共40頁(yè)1.1.長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng) L的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一電荷量為的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一電荷量為+q+q的點(diǎn)電荷放在與棒的左端距離為的點(diǎn)電荷放在與棒的左端距離為R R的地方，如圖的地方，如圖所示。達(dá)到靜

4、電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒所示。達(dá)到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)內(nèi)中點(diǎn)O O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)有多大？方向如何？處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)有多大？方向如何？ RLO O+q答：答：達(dá)到靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部處處場(chǎng)強(qiáng)為零達(dá)到靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部處處場(chǎng)強(qiáng)為零則則 E感感E源源k(R+L/2)2E感方向與感方向與E源方向相反，即指向點(diǎn)電荷源方向相反，即指向點(diǎn)電荷+q.q第6頁(yè)/共40頁(yè)2 2. .帶電量分別為帶電量分別為+Q+Q和和-Q-Q的兩個(gè)點(diǎn)電荷相距為的兩個(gè)點(diǎn)電荷相距為r r，在兩，在兩點(diǎn)電荷之間放入一個(gè)不帶電的導(dǎo)體棒，如圖所示，當(dāng)點(diǎn)電荷之間放入一個(gè)不帶電的導(dǎo)體棒，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后，感應(yīng)電荷在兩

5、點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后，感應(yīng)電荷在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為多大？方向怎樣？處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為多大？方向怎樣？+Q-QOEEE 2212221rQ8kEEErQ4k)2r(QkE解:E方向水平向左方向水平向左第7頁(yè)/共40頁(yè)導(dǎo)體上電荷的分布導(dǎo)體上電荷的分布第8頁(yè)/共40頁(yè)法拉第圓筒實(shí)驗(yàn):12和內(nèi)壁接觸的小球和內(nèi)壁接觸的小球不能使驗(yàn)電器箔片不能使驗(yàn)電器箔片張開張開, ,表明金屬筒表明金屬筒內(nèi)壁沒有電荷分布內(nèi)壁沒有電荷分布. .12第9頁(yè)/共40頁(yè)研究靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的電荷研究靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的電荷u結(jié)論結(jié)論: :導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷, ,電荷分布在導(dǎo)體的外

6、表面電荷分布在導(dǎo)體的外表面導(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集, ,凹陷的位凹陷的位置幾乎沒有電荷置幾乎沒有電荷法拉第圓法拉第圓筒筒 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)第10頁(yè)/共40頁(yè)靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布的特點(diǎn)靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布的特點(diǎn)（1 1）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面導(dǎo)體的外表面（2 2）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷密度（單位面積的電荷量）越大，凹陷密度（單位面積的電荷量）越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷的位置幾乎沒有電荷第11頁(yè)/共40頁(yè)均勻球形導(dǎo)均勻球形導(dǎo)體體第12頁(yè)/共40頁(yè)導(dǎo)體尖端的電荷密度很

7、大，附近的電場(chǎng)導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近的電場(chǎng)特別強(qiáng)，它會(huì)導(dǎo)致一個(gè)重要的后果，就是尖特別強(qiáng)，它會(huì)導(dǎo)致一個(gè)重要的后果，就是尖端放電。端放電。在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，物體曲率大的地方在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，物體曲率大的地方( (如如尖銳、細(xì)小的頂端，彎曲很厲害處尖銳、細(xì)小的頂端，彎曲很厲害處) )附近，等電附近，等電勢(shì)面密，電場(chǎng)強(qiáng)度劇增，致使這里空氣被電離勢(shì)面密，電場(chǎng)強(qiáng)度劇增，致使這里空氣被電離而產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象，稱為電暈放電而尖端而產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象，稱為電暈放電而尖端放電為電暈放電的一種，專指尖端附近空氣電放電為電暈放電的一種，專指尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放電的現(xiàn)象離而產(chǎn)生氣體放電的現(xiàn)象尖端放電尖端放電什么

8、是尖端放電？什么是尖端放電？第13頁(yè)/共40頁(yè) 在導(dǎo)體尖端附近放一根點(diǎn)燃的蠟燭在導(dǎo)體尖端附近放一根點(diǎn)燃的蠟燭當(dāng)我們不斷給導(dǎo)體充電的時(shí)候，火焰就當(dāng)我們不斷給導(dǎo)體充電的時(shí)候，火焰就好像被風(fēng)吹動(dòng)一樣朝背離尖端的方向偏好像被風(fēng)吹動(dòng)一樣朝背離尖端的方向偏移。移。第14頁(yè)/共40頁(yè) 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) 分子中正負(fù)電荷分開分子中正負(fù)電荷分開 正負(fù)電荷奔向異種電荷正負(fù)電荷奔向異種電荷 相當(dāng)于尖端失去電荷相當(dāng)于尖端失去電荷 尖端放電尖端放電尖端放電尖端放電第15頁(yè)/共40頁(yè)避雷避雷針針燃?xì)庠詈腿細(xì)鉄崴鞯碾娮狱c(diǎn)

9、火裝置燃?xì)庠詈腿細(xì)鉄崴鞯碾娮狱c(diǎn)火裝置針針尖尖形形狀狀第16頁(yè)/共40頁(yè)第17頁(yè)/共40頁(yè)避雷針避雷針避雷針避雷針是利用是利用尖端放電尖端放電避免雷擊的一避免雷擊的一種設(shè)施。種設(shè)施。 它是一個(gè)或幾個(gè)尖銳的金屬棒它是一個(gè)或幾個(gè)尖銳的金屬棒,安裝安裝在建筑物的頂端在建筑物的頂端,用粗導(dǎo)線與埋在地下的用粗導(dǎo)線與埋在地下的金屬板連接金屬板連接,保持與大地的良好接觸保持與大地的良好接觸.第18頁(yè)/共40頁(yè)第19頁(yè)/共40頁(yè)+思考思考:用金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電器罩住用金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電器罩住,會(huì)怎樣呢會(huì)怎樣呢? 第20頁(yè)/共40頁(yè)+思考思考: :用用金屬網(wǎng)罩金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電器罩住將驗(yàn)電器罩住, ,會(huì)怎樣呢會(huì)怎樣呢? ?

10、第21頁(yè)/共40頁(yè)-+ 思考思考: :空心導(dǎo)體殼內(nèi)的驗(yàn)電器箔片不會(huì)張開空心導(dǎo)體殼內(nèi)的驗(yàn)電器箔片不會(huì)張開，為什么，為什么? ?靜電屏蔽靜電屏蔽: :靜電平衡時(shí)靜電平衡時(shí), ,空心導(dǎo)體殼可保護(hù)其空心導(dǎo)體殼可保護(hù)其 內(nèi)部區(qū)域不受外電場(chǎng)影響內(nèi)部區(qū)域不受外電場(chǎng)影響 的現(xiàn)象的現(xiàn)象. . 因?yàn)閷?dǎo)體殼內(nèi)部因?yàn)閷?dǎo)體殼內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零合場(chǎng)強(qiáng)為零. .第22頁(yè)/共40頁(yè)靜電屏蔽靜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。什么是靜電屏蔽？第23頁(yè)/

11、共40頁(yè) 1 1靜電屏蔽靜電屏蔽 （1 1）空腔導(dǎo)體的特點(diǎn)）空腔導(dǎo)體的特點(diǎn)空腔導(dǎo)體能把外電場(chǎng)擋住，空腔內(nèi)沒空腔導(dǎo)體能把外電場(chǎng)擋住，空腔內(nèi)沒有電場(chǎng)，空腔內(nèi)不受外電場(chǎng)的影響。有電場(chǎng)，空腔內(nèi)不受外電場(chǎng)的影響。 （2 2）靜電屏蔽）靜電屏蔽導(dǎo)體殼（金屬網(wǎng)罩）能保護(hù)它所包圍導(dǎo)體殼（金屬網(wǎng)罩）能保護(hù)它所包圍的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外電場(chǎng)的影響的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。第24頁(yè)/共40頁(yè)第25頁(yè)/共40頁(yè)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。第26頁(yè)/共40頁(yè)超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包超高

12、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。含金屬絲的織物制成的。第27頁(yè)/共40頁(yè) 兩位英國(guó)科學(xué)家08年在倫敦進(jìn)行一次危險(xiǎn)的電力學(xué)表演。其中一名科學(xué)家將把另一位科學(xué)家關(guān)進(jìn)一個(gè)鐵籠子里，然后用數(shù)百萬(wàn)伏特的電流對(duì)其進(jìn)行電擊。 鑒于表演的危險(xiǎn)性，兩名科學(xué)家事先都買好了價(jià)值1200萬(wàn)英鎊的保險(xiǎn)。 第28頁(yè)/共40頁(yè)本節(jié)主要學(xué)了以下幾個(gè)問(wèn)題：本節(jié)主要學(xué)了以下幾個(gè)問(wèn)題： 1 1靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng) 學(xué)習(xí)了靜電平衡、靜電平衡狀態(tài)的概念，知道靜電學(xué)習(xí)了靜電平衡、靜電平衡狀態(tài)的概念，知道靜電平衡的條件是導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。學(xué)習(xí)了靜電平衡的條件是導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為

13、零。學(xué)習(xí)了靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)平衡導(dǎo)體的特點(diǎn) 2 2導(dǎo)體上電荷的分布導(dǎo)體上電荷的分布 （1 1）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。面。 （2 2）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。 3 3尖端放電尖端放電 了解了尖端放電現(xiàn)象及其應(yīng)用。了解了尖端放電現(xiàn)象及其應(yīng)用。 4 4靜電屏蔽靜電屏蔽 了解了靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用。了解了靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用。第29頁(yè)/共40頁(yè)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用靜電現(xiàn)象的應(yīng)用例例1、在一個(gè)原來(lái)不帶電的金屬導(dǎo)體殼的球心處放一帶正電的帶電體，在一個(gè)原來(lái)不帶電的金屬導(dǎo)體殼的球心處放一帶正電

14、的帶電體，A、B分分別是球殼內(nèi)、外的兩點(diǎn)，別是球殼內(nèi)、外的兩點(diǎn)，C是金屬內(nèi)部一點(diǎn)，其電場(chǎng)分布是是金屬內(nèi)部一點(diǎn)，其電場(chǎng)分布是( )EA0，EB0，EC0EA0，EB 0，EC0EA 0，EB 0，EC0EA0，EB 0，EC 0B例例2、AB是兩個(gè)架在絕緣支座上的金屬球，原來(lái)都不帶電，中間用導(dǎo)線連接，是兩個(gè)架在絕緣支座上的金屬球，原來(lái)都不帶電，中間用導(dǎo)線連接，現(xiàn)用一個(gè)帶正電的小球現(xiàn)用一個(gè)帶正電的小球C靠近靠近B球，用手摸一下球，用手摸一下B球，然后撤去導(dǎo)線，再拿走小球，然后撤去導(dǎo)線，再拿走小球球C，那么，那么( )以上三種說(shuō)法都不對(duì)以上三種說(shuō)法都不對(duì)A球帶正電，球帶正電，B球帶負(fù)電球帶負(fù)電A球帶

15、正電，球帶正電，B球不帶電球不帶電A球不帶電，球不帶電，B球帶負(fù)電球帶負(fù)電AABC+第30頁(yè)/共40頁(yè)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用靜電現(xiàn)象的應(yīng)用例例3、將懸在細(xì)線上的帶正電的小球?qū)以诩?xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)內(nèi)(不和球壁接不和球壁接觸觸)，另有一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球，另有一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向向C靠近，則靠近，則( )A往左偏離豎直方向，往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向往右偏離豎直方向A的位置不變，的位置不變，B往右偏離豎直方向往右偏離豎直方向A和和B的位置都不變的位置都不變A往左偏離豎直方向，往左偏離豎直方向，B的位置不變的位置不變B例

16、例4、一個(gè)帶有絕緣座的空心金屬球一個(gè)帶有絕緣座的空心金屬球A帶有帶有410-8C的正電荷，有絕緣金屬小球的正電荷，有絕緣金屬小球B帶有帶有210-8C的負(fù)電荷，使的負(fù)電荷，使B球與球與A球的內(nèi)部接觸后，將球的內(nèi)部接觸后，將B球取出，則球取出，則A、B球球各帶電量為各帶電量為( )QA410-8C，QB210-8CQA10-8C，QB10-8CQA210-8C，QB0CQA0C，QB210-8CBABC第31頁(yè)/共40頁(yè)B第32頁(yè)/共40頁(yè)ABD第33頁(yè)/共40頁(yè)3 3在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電器器A A和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體B

17、 B，下列實(shí)，下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開的是驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開的是 ( ) ( )A A用取電棒用取電棒( (帶絕緣柄的導(dǎo)體棒帶絕緣柄的導(dǎo)體棒) )先跟先跟B B的的內(nèi)壁接觸一下后再跟內(nèi)壁接觸一下后再跟A A接觸接觸B B用取電棒先跟用取電棒先跟B B的外壁接觸一下后再跟的外壁接觸一下后再跟A A接觸接觸C C用絕緣導(dǎo)線把驗(yàn)電器跟取電棒的導(dǎo)體部用絕緣導(dǎo)線把驗(yàn)電器跟取電棒的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與分相連，再把取電棒與B B的內(nèi)壁接觸的內(nèi)壁接觸D D使驗(yàn)電器使驗(yàn)電器A A靠近靠近B BBCD第34頁(yè)/共40頁(yè)4 4一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的

18、球心處放一個(gè)正點(diǎn)荷。圖中的哪一個(gè)能正確表示其電場(chǎng)分一個(gè)正點(diǎn)荷。圖中的哪一個(gè)能正確表示其電場(chǎng)分布的情況布的情況 ( ) ( )B第35頁(yè)/共40頁(yè)第36頁(yè)/共40頁(yè)AB6、如圖所示，把原來(lái)不帶電的金屬球殼、如圖所示，把原來(lái)不帶電的金屬球殼B的外的外表面接地，將一帶正電的小球表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入從小孔中放入球殼內(nèi)，但不于球殼內(nèi)，但不于B發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后，則：，則：A、B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零B、B不帶電不帶電C、B的內(nèi)外表面電勢(shì)相等的內(nèi)外表面電勢(shì)相等D、B帶負(fù)電帶負(fù)電B的外部電場(chǎng)強(qiáng)度為零嗎？的外部電場(chǎng)強(qiáng)度為零嗎？第37頁(yè)/共40頁(yè)7 7在一個(gè)導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個(gè)電量為在一個(gè)導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個(gè)電量為Q Q的點(diǎn)電荷，用的點(diǎn)電荷，用E 表示球殼外任一點(diǎn)的場(chǎng)表示球殼外任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，則強(qiáng)，則( )( )A A當(dāng)當(dāng)Q Q在球殼中央時(shí)，在球殼中央時(shí)，E E0 0B B不論不論Q Q在球殼內(nèi)何處，在球殼內(nèi)何處，E E一定為