靜電感應(yīng)現(xiàn)象的應(yīng)用

1、ABC思考思考（1 1）將金屬導(dǎo)體放入電場(chǎng)中）將金屬導(dǎo)體放入電場(chǎng)中, ,導(dǎo)體內(nèi)的導(dǎo)體內(nèi)的自由電子怎樣移動(dòng)？自由電子怎樣移動(dòng)？（4 4）最終會(huì)出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？）最終會(huì)出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？ E（3 3）電子的積聚會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？）電子的積聚會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？（2 2）自由電子會(huì)在什么地方積聚？）自由電子會(huì)在什么地方積聚？0E2.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). .-EEE2 2、 導(dǎo)體兩端出導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷現(xiàn)感應(yīng)電荷, ,感應(yīng)感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中中電荷在導(dǎo)體中中產(chǎn)生反方向的附產(chǎn)生反方向的附加場(chǎng)加場(chǎng). .感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷

2、. .感應(yīng)電場(chǎng)感應(yīng)電場(chǎng)0E-E-3 3、感應(yīng)電荷的電、感應(yīng)電荷的電場(chǎng)增到與外電場(chǎng)相場(chǎng)增到與外電場(chǎng)相等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場(chǎng)等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場(chǎng)強(qiáng)為零。自由電荷強(qiáng)為零。自由電荷的定向移動(dòng)停止的定向移動(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=03 3、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)

3、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)面思考思考：導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，其表面場(chǎng)強(qiáng)能否如圖所示？其表面場(chǎng)強(qiáng)能否如圖所示？+-E+-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。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)

4、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)體表面垂直法拉第圓筒法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)初態(tài)初態(tài)：B B帶電，帶電，A A不帶電不帶電處于靜電平衡狀態(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）尖端放電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

5、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)電的自由電子和帶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)體尖端的電正電的離子，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，與尖端荷異號(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)體從尖端失去電荷上的電荷中和，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷。這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。尖端放電尖端放電尖端放電的原理有何應(yīng)用？尖端放電的原理有何應(yīng)用？避雷針是利用尖端放電避免雷擊的避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施一

6、種設(shè)施（1 1）避雷針的原理：避雷針的原理：帶正（負(fù)）電的帶正（負(fù)）電的云層靠近避雷針時(shí)，因同種電荷相互云層靠近避雷針時(shí)，因同種電荷相互排斥，異種電荷相吸引，電子由大地排斥，異種電荷相吸引，電子由大地流向避雷針尖端（電子由避雷針尖端流向避雷針尖端（電子由避雷針尖端流向大地），避雷針上端留下異種電流向大地），避雷針上端留下異種電荷，當(dāng)電荷積累到一定程度時(shí)，通過(guò)荷，當(dāng)電荷積累到一定程度時(shí)，通過(guò)尖端放電，逐漸中和云層中的電荷。尖端放電，逐漸中和云層中的電荷。（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

7、針尖狀3.3.避雷針避雷針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?chē)妶?chǎng)強(qiáng)尖端周?chē)妶?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)空氣電離空氣電離正負(fù)電荷奔向異種電荷正負(fù)電荷奔向異種電荷尖端失去電荷尖端失去電荷尖端放電尖端放電應(yīng)用應(yīng)用: :避雷針避雷針-+ 思考思考: :空心導(dǎo)體殼內(nèi)的驗(yàn)電器箔片會(huì)張開(kāi)嗎空心導(dǎo)體殼內(nèi)的驗(yàn)電器箔片會(huì)張開(kāi)嗎? ?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)空心導(dǎo)體殼可保護(hù)其內(nèi)部區(qū)域不受外電場(chǎng)影響的現(xiàn)象其內(nèi)部區(qū)域不受外電場(chǎng)影響的現(xiàn)象. .不會(huì)不會(huì) 因?yàn)閷?dǎo)體殼內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零因?yàn)閷?dǎo)體殼內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為零. .靜電屏蔽靜電屏蔽因場(chǎng)

8、源電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與導(dǎo)體球因場(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)影響當(dāng)空腔接地時(shí)，外表面的感應(yīng)電荷當(dāng)空腔接地時(shí)，外表面的感應(yīng)電荷將因接地傳給地球，外部電場(chǎng)消失，將因接地傳給地球，外部電場(chǎng)消失，對(duì)外對(duì)外起到屏蔽作用，起到屏蔽作用，QQQABCB超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包含金屬絲的織物制成的。服，是用包含金屬絲的織物制成的。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)

9、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ABD2 2具有一定厚度的空心金屬球殼的球心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)圖位置處放一正電荷，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，符畫(huà)出了其空間電場(chǎng)的電場(chǎng)線情況，符

10、合實(shí)際情況的是合實(shí)際情況的是( () )QABcCBACBAEEEA.CBACBAEEEB.CBACBAEEEC.CBABCAEEED.4 4：如圖所示接地金屬球：如圖所示接地金屬球A A的半徑為的半徑為R R，球外，球外點(diǎn)電荷的電量為點(diǎn)電荷的電量為Q Q，到球心的距離為，到球心的距離為r r，該點(diǎn)，該點(diǎn)電荷的電場(chǎng)在球心的場(chǎng)強(qiáng)等于多少？感應(yīng)電電荷的電場(chǎng)在球心的場(chǎng)強(qiáng)等于多少？感應(yīng)電荷在球心的場(chǎng)強(qiáng)多大？方向如何？荷在球心的場(chǎng)強(qiáng)多大？方向如何？QRrA方向沿QO指向O,rQkE感應(yīng)電荷無(wú)關(guān)點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與:解2EE注意：注意：E E、EE和和E E合合的的區(qū)別區(qū)別E E由外電場(chǎng)決定，由外電場(chǎng)決定

11、，E=EE=E，E E合合=0=0oE E是點(diǎn)電荷是點(diǎn)電荷Q Q產(chǎn)生的電場(chǎng)（即產(chǎn)生的電場(chǎng)（即外電場(chǎng)），外電場(chǎng)），EE是感應(yīng)電荷產(chǎn)是感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)（附加場(chǎng)），生的電場(chǎng)（附加場(chǎng)），E E合合是是兩個(gè)電場(chǎng)疊加后的合電場(chǎng)兩個(gè)電場(chǎng)疊加后的合電場(chǎng)5 5：帶電量分別為：帶電量分別為+Q+Q和和-Q-Q的兩個(gè)點(diǎn)電荷相距的兩個(gè)點(diǎn)電荷相距為為r r，在兩點(diǎn)電荷之間放入一個(gè)不帶電的導(dǎo)，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)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后，體棒，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后，感應(yīng)電荷在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)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)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為多大？方向怎樣？強(qiáng)大小為多大？方向怎

12、樣？+Q-QOEEE 2212221rQ8kEEErQ4k)2r(QkEE解:方向水平向左方向水平向左3 3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云層與避雷針發(fā)生摩擦，避雷針上產(chǎn)生云層與避雷針發(fā)生摩擦，避雷針上產(chǎn)生的電荷被導(dǎo)入大地的電荷被導(dǎo)入大地D D以上說(shuō)法都不對(duì)以上說(shuō)法都不對(duì)帶電荷的云層靠近避雷針時(shí)，在避雷針尖端感帶電荷的云層靠近避雷針時(shí)，在避雷針尖端感應(yīng)出與云層相反的靜電，達(dá)到一定程度就向空應(yīng)出與云層相反的靜電，達(dá)到一定程度就向空中放電，中和云層中的電荷，從而避免遭受雷中放電，中和云層中的電荷，從而避免遭受雷擊，擊，AB例例2 2：如圖所示，把原來(lái)不帶電的