第七節(jié)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用剖析

1、第七節(jié)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用剖析（2）金屬導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)如何？（3）將金屬導(dǎo)體放入電場(chǎng)中自由電子怎樣移動(dòng)？思考：點(diǎn)擊圖片(1) 電場(chǎng)的重要性質(zhì)是什么？靜電感應(yīng)現(xiàn)象放入電場(chǎng)中的導(dǎo)體，其內(nèi)部的自由電子在電場(chǎng)力的作用下向電場(chǎng)的反方向作定向移動(dòng)，致使導(dǎo)體的兩端分別出現(xiàn)等量的正、負(fù)電荷。這種現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)現(xiàn)象。 靜電平衡狀態(tài)思考a電子的聚集會(huì)出現(xiàn)怎樣的結(jié)果？b電子是否會(huì)永遠(yuǎn)這樣定向運(yùn)動(dòng)下去？c最終會(huì)出現(xiàn)怎樣的現(xiàn)象？發(fā)生靜電感應(yīng)時(shí),導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)的狀態(tài)，導(dǎo)體達(dá)到了靜電平衡狀態(tài)。思考：靜電平衡的條件是什么？處于靜電平衡的導(dǎo)體有兩種處于電場(chǎng)中的原來不帶電的導(dǎo)體孤立的帶電導(dǎo)體2. 靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的

2、特點(diǎn)A、場(chǎng)強(qiáng)的特點(diǎn) 處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處 為零。 導(dǎo)體外表面處場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直。B、電勢(shì)的特點(diǎn)處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，它 的表面是個(gè)等勢(shì)面。 + + - + E0E合=0例1：如圖，長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電量為q的點(diǎn)電荷放在距棒左端為R的某點(diǎn).當(dāng)達(dá)到靜電平衡時(shí)，棒上感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小為多大?鞏固練習(xí)3. 導(dǎo)體上的電荷的分布法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)1、由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象能得到什么結(jié)論？為什么？ 思考結(jié)論:帶電導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷,其凈電荷只分布在外表面.2、帶電導(dǎo)體的電荷是否均勻分布在導(dǎo)體的外表面？ 越尖銳的地方電荷越多，電荷密度越大,外部場(chǎng)

3、強(qiáng)也越強(qiáng)； 凹陷的地方幾乎沒有電荷. 均勻球形導(dǎo)體靜電平衡時(shí),導(dǎo)體上電荷分布特點(diǎn)事例圖: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，就是尖端放電。三. 尖端放電尖端放電的應(yīng)用：避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施尖端放電的防止：電能損失，高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面應(yīng)該盡量光滑靜電屏蔽具有空腔的金屬導(dǎo)體在靜電平衡狀態(tài)下，不僅導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，而且腔內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)也為零，因而置于腔內(nèi)的物體不受外界電場(chǎng)的影響，這種作用叫靜電屏蔽知識(shí)擴(kuò)展：1、空腔導(dǎo)體在外電場(chǎng)中處于靜電平衡，其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)總等于零，因此外電場(chǎng)不可能對(duì)其內(nèi)部空間發(fā)生任何影響；2、空腔導(dǎo)體不接地的屏蔽為外屏蔽，空腔導(dǎo)體接地的屏蔽為全

4、屏蔽若空腔導(dǎo)體導(dǎo)體內(nèi)有帶電體，在靜電平衡時(shí)，它的內(nèi)表面將產(chǎn)生異號(hào)的感生電荷，如果外殼不接地則外表面會(huì)產(chǎn)生與內(nèi)部帶電體同號(hào)的感生電荷，此時(shí)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)將對(duì)外界產(chǎn)生影響，這時(shí)空腔導(dǎo)體只能對(duì)外電場(chǎng)屏蔽，卻不能屏蔽內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影響，所以叫外屏蔽；如果外殼接地，外表面產(chǎn)生的感應(yīng)電荷通過接地線流入大地，外界對(duì)殼內(nèi)無法影響，內(nèi)部帶電體對(duì)外界的影響也隨之而消除，所以這種屏蔽較全屏蔽定義延伸：為了避免外界電場(chǎng)對(duì)儀器設(shè)備的影響，或者為了避免電氣設(shè)備的電場(chǎng)對(duì)外界的影響，用一個(gè)空腔導(dǎo)體把外電場(chǎng)遮住，使其內(nèi)部不受影響，也不使電氣設(shè)備對(duì)外界產(chǎn)生影響，這就叫做靜電屏蔽3、靜電屏蔽的應(yīng)用： 電子儀器設(shè)備外面的金屬罩，

5、通訊電纜外面包的鉛皮等等都是用來防止外界電場(chǎng)干擾的屏蔽措施。 總之：在靜電平衡狀態(tài)下，無論是空心導(dǎo)體還是實(shí)心導(dǎo)體；不論導(dǎo)體本身帶電多少，導(dǎo)體必定為等勢(shì)體，其內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，這是靜電屏蔽的理論基礎(chǔ)；封閉導(dǎo)體殼無論接地與否，內(nèi)部電場(chǎng)不受殼外電荷與電場(chǎng)的影響，接地封閉導(dǎo)體殼外電場(chǎng)不受殼內(nèi)電荷的影響，這種現(xiàn)象也叫靜電屏蔽總結(jié)尖端放電演示實(shí)驗(yàn)應(yīng)用：避雷針?biāo)?靜電屏蔽靜電屏蔽的應(yīng)用靜電屏蔽的應(yīng)用輕松練習(xí)1當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，場(chǎng)強(qiáng)方面的特征是（ ）A外電場(chǎng)E0消失B感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)E為零C導(dǎo)體內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)E為零D導(dǎo)體表面和內(nèi)部的合場(chǎng)強(qiáng)均為零C2將原來不帶電的絕緣導(dǎo)體B移近帶負(fù)電的絕緣導(dǎo)體A，如1-93所示

6、，以下說法正確的是： （ ）A導(dǎo)體B上各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小相等B導(dǎo)體A內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)一定為零C導(dǎo)體B的左端電勢(shì)比右端電勢(shì)高D導(dǎo)體B上的感應(yīng)電荷在它的C點(diǎn)所 形成的場(chǎng)強(qiáng)一定不為零解析：A錯(cuò)導(dǎo)體B上內(nèi)部各點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小為零，但是外部場(chǎng)強(qiáng)大小不相等 B對(duì)導(dǎo)體A內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)一定為零。因?yàn)殡姾煞植荚谕獗鞢錯(cuò)導(dǎo)體B的左端電勢(shì)和右端電勢(shì)一樣高，是等勢(shì)體 D對(duì)導(dǎo)體B上的感應(yīng)電荷在它的C點(diǎn)所形成的場(chǎng)強(qiáng)一定不為零，因?yàn)樗虯的電場(chǎng)合場(chǎng)強(qiáng)疊加為零。 3.把原來不帶電的金屬球殼B的外表面接地，將一個(gè)帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不與B發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后，則（）A. 球殼B的空腔中場(chǎng)強(qiáng)處處為零。B. 球殼B不帶電。C. 球殼B的內(nèi)，外表面電勢(shì)相等。D. 球殼B的電勢(shì)為零。解析：A錯(cuò)，空腔內(nèi)部電場(chǎng)不為零。B錯(cuò)，球殼內(nèi)表面由于靜電感應(yīng)，要帶負(fù)電荷。C對(duì)，處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，是個(gè)等勢(shì)體，其上電勢(shì)處處相等。D對(duì)，通常以大地為零電勢(shì)，由于球殼與大地構(gòu)成一個(gè)整體，相當(dāng)于