靜電平衡與靜電屏蔽

靜電平衡與靜電屏蔽第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四1．電場的重要性質是什么？

答：對放入其中的電荷有力的作用。2．導體的重要特征（或說導體導電的原因）是什么？

答：導體內部有大量自由電荷。3．把不帶電金屬導體放入電場中，會發(fā)生什么現(xiàn)象?

答:靜電感應【復習提問】第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四放在電場中的導體會發(fā)生什么現(xiàn)象？外電場力作用自由電子開始定向移動導體兩端出現(xiàn)感應電荷感應場強越來越大合場強越來越小合場強為0時自由電子停止定向移動演示實驗第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四一、靜電平衡1.靜電平衡：導體中（包括表面）沒有電荷的定向移動的狀態(tài)，叫做靜電平衡。問題：電子的定向移動能否持續(xù)不斷地進行下去？第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四2.靜電平衡特點

（1）導體處于靜電平衡狀態(tài)時，內部場強處處為零。（2）靜電平衡狀態(tài)時的導體，電荷只分布在導體的外表面上，導體的內部不可能存在有電荷．這個特點可以用法拉第圓筒實驗來驗證．法拉第圓筒實驗第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四（3）處于靜電平衡狀態(tài)的導體表面上任一點場強方向與該點表面垂直?？捎梅醋C法證明，若不垂直，沿表面有切向分量，電荷將發(fā)生定向移動。

證明（4）處于靜電平衡狀態(tài)導體是個等勢體。導體表面是等勢，沿導體表面移動電荷，電場力與表面切向垂直，電場力做功為零。所以電勢差為零，表面是等勢面。內部處處E=0，任兩點間移動電荷，電場力為零，任兩點等勢，所以是等勢體。第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四二、靜電屏蔽

演示實驗1．靜電屏蔽：導體殼或金屬網罩（無論接地與否）可以把外部電場遮住，使其內部不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽．2．解釋：處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內部場強處處為零，將導體挖空，變成一個導體殼，殼內的場強仍處處為零，金屬網罩可以起到導體殼的作用，所以能使導體殼內或金屬網罩內的區(qū)域不受外部電場的影響．第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四解釋現(xiàn)象：帶電鳥籠中的鳥為什么安然無恙？因為金屬網罩屏蔽了外部的電場，網罩內部沒有電場，也不帶電，所以鳥能安然無恙。第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四特別注意：利用靜電屏蔽裝置屏蔽外部的電場時，金屬外殼接地與不接地都可以起到效果。但是，利用靜電屏蔽裝置屏蔽內部的電場時，金屬外殼必須接地，否則起不到屏蔽的效果。演示實驗第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四3．靜電屏蔽的應用

（1）電學儀器和電子設備外面的金屬罩，通訊電纜外面包的一層鉛皮，可以防止外電場的干擾．

（2）電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿戴金屬絲網制成的衣、帽、手套、鞋，可以對人體起到靜電屏蔽作用，使人安全作業(yè)．第11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四課堂練習題：一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個正電荷，其電場的分布是下圖中的（）思考：上題中，若將金屬球的外殼接地，則其電場的分布是（）BD第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四1．靜電平衡狀態(tài)：

導體中（包括表面）沒有電荷定向運動的狀態(tài)。

基本特征：處于靜電平衡狀態(tài)的導體，內部場強處處為零；電荷只分布在導體的外表面。

注意：這里的“場強”，指的是合場強。2．靜電屏蔽：

導體殼或金屬網罩可以把外部電場遮住，使其內部不受外電場的影響．

接地的導體殼或金屬網罩可以把內部的電場遮住，使外部不受內電場的影響。課堂小結第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四導體自身帶電處于靜電平衡，下列說法中正確的是（）A.導體內部處處場強為零B.表面處場強不為零,曲率半徑小的地方場強大C.電荷只分布在外表面，電場線一定和外表面處處垂直D.電場線在導體處中斷第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四課外思考:下圖中的C驗電器張開嗎？為什么?BAC第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四例、長為L的導體棒原來不帶電，將一帶電量為q的點電荷放在距棒左端R處，如圖所示，當達到靜電平衡后棒上感應的電荷在棒內中點處產生的場強的大小等于

方向：

+qRL（向左）即指向點電荷第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四謝謝大家！再見！第17頁，共18頁，2023年，2月20日，星期四證明：處于靜電平衡狀態(tài)的導體，表面上任一點的場強方向與該點表面垂直。證：圖示，假如表面的場強方向與該點的表面不垂直，則沿表面有場強的