靜電現(xiàn)象的應(yīng)用

7、靜電現(xiàn)象的應(yīng)用1、靜電感應(yīng)

把一個(gè)不帶電的金屬導(dǎo)體放到場(chǎng)強(qiáng)為E0的中電場(chǎng)，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場(chǎng)力作用而做定向移動(dòng)，使導(dǎo)體表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷的現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)E0ABCD--------0E2.靜電平衡---------1、導(dǎo)體中自由電荷在電場(chǎng)力作用下將發(fā)生定向移動(dòng).E'E'E'2、導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷,感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中中產(chǎn)生反方向的附加場(chǎng).0E---E'----3、感應(yīng)電荷的電場(chǎng)增到與外電場(chǎng)相等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場(chǎng)強(qiáng)為零。自由電荷的定向移動(dòng)停止.0E-------E=04、靜電平衡：導(dǎo)體中無電荷定向移動(dòng)的狀態(tài),就叫靜電平衡狀態(tài).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)生的附加電場(chǎng)E`和原電場(chǎng)E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)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。E＋－－－－＋＋＋E`E－－－＋＋＋＋＋＋－－－E合=0＋－－＋3、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：（1）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零（2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面思考：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？++++++++--------E++++++++--------E

結(jié)論：導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，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。3、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：（1）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零（2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面（3）導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直地球是個(gè)大等勢(shì)體，常被選為零勢(shì)面例1：如圖所示接地金屬球A的半徑為R，球外點(diǎn)電荷的電量為Q，到球心的距離為r，該點(diǎn)電荷的電場(chǎng)在球心的場(chǎng)強(qiáng)等于多少？QRrA注意：E、E`和E合的區(qū)別E由外電場(chǎng)決定，E`=E，E合=0oE是點(diǎn)電荷Q產(chǎn)生的電場(chǎng)（即外電場(chǎng)），E`是感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)（附加場(chǎng)），E合是兩個(gè)電場(chǎng)疊加后的合電場(chǎng)AB例2：如圖所示，把原來不帶電的金屬球殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不于B發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后，則：A、B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零B、B不帶電C、B的內(nèi)外表面電勢(shì)相等D、B帶負(fù)電B的外部電場(chǎng)強(qiáng)度為零嗎？注意：（1）用導(dǎo)線把導(dǎo)體接地或用手觸摸導(dǎo)體時(shí)，可把導(dǎo)體和地球看成一個(gè)大導(dǎo)體（2）一般取無窮遠(yuǎn)處或大地的電勢(shì)為零。練習(xí)1：帶電量分別為+Q和-Q的兩個(gè)點(diǎn)電荷相距為r，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，感應(yīng)電荷在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為多大？方向怎樣？+Q-QO·方向水平向左法拉第圓筒實(shí)驗(yàn):12用兩個(gè)帶有絕緣手柄的金屬小球分別接觸帶有電荷的金屬圓筒的內(nèi)壁和外壁.導(dǎo)體上電荷的分布法拉第圓筒實(shí)驗(yàn):12和外壁接觸的小球使驗(yàn)電器箔片張開,表明金屬筒外壁有電荷分布.法拉第圓筒實(shí)驗(yàn):12和內(nèi)壁接觸的小球不能使驗(yàn)電器箔片張開,表明金屬筒內(nèi)壁沒有電荷分布.靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布的特點(diǎn)（1）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面（2）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，凹陷的位置幾乎沒有電荷思考：電荷在導(dǎo)體外表面的分布又是怎樣的呢？均勻球形導(dǎo)體尖端放電尖端放電的原理是什么？導(dǎo)體尖銳部位的電荷特別密集，尖端附近的電場(chǎng)特別強(qiáng)，空氣中的帶電微粒在電場(chǎng)力的作用下劇烈運(yùn)動(dòng)會(huì)把空氣分子撞“散”，使分子中的正負(fù)電荷分離，這種現(xiàn)象叫電離。尖端放電的原理有何應(yīng)用？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。這個(gè)現(xiàn)象叫尖端放電。避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施應(yīng)用：避雷針②兩種屏蔽屏蔽外部電場(chǎng)使其不影響內(nèi)部屏蔽內(nèi)部電場(chǎng)使其不影響外部

（空腔導(dǎo)體接地）

靜電屏蔽的事例+思考:用金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電器罩住,會(huì)怎樣呢?

+思考:用金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電器罩住,會(huì)怎樣呢?該現(xiàn)象表明金屬網(wǎng)罩也能起到靜電屏蔽作用.類似事例:通訊電纜外包金屬層,電學(xué)儀器外套金屬罩.靜電屏蔽的應(yīng)用靜電屏蔽的應(yīng)用思考:電力工作人員有時(shí)需要帶電作業(yè)，怎樣才能保證他們的生命安全？全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣，帽，鞋，手套等。

7.靜電現(xiàn)象的應(yīng)用一、靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)1、靜電平衡狀態(tài)電場(chǎng)中的導(dǎo)體，內(nèi)部自由電子不再定向移動(dòng)2、靜電平衡狀態(tài)的特征(1)內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零(2)整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，它的表面是個(gè)等勢(shì)面(3)導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直二、導(dǎo)體上電荷的分布(1)導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面(2)在導(dǎo)體表面，越尖銳的地方，電荷密度（單位面積上的電荷量）越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。三、尖端放電(1)尖端放電(2)應(yīng)用:避雷針防止:高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面應(yīng)該盡量光滑.四、靜電屏蔽(1)空腔導(dǎo)體屏蔽外部電場(chǎng)使其不影響內(nèi)部(2)空腔導(dǎo)體屏蔽內(nèi)部電場(chǎng)使其不影響外部--接地練習(xí)

當(dāng)導(dǎo)