人教版選修課件：-靜電平衡和靜電屏

汝陽一高孟慶照靜電平衡和靜電屏蔽汝陽一高孟慶照靜電平衡和靜電屏蔽1●小科普導(dǎo)體（conductor)——導(dǎo)電能力極強(qiáng)的物體；存在大量可自由移動的電荷，其中金屬導(dǎo)體中的自由電荷是自由電子絕緣體（dielectric)——也稱電介質(zhì)；導(dǎo)電能力極弱或不能導(dǎo)電的物體；無可自由移動的電荷半導(dǎo)體（semiconductor)——導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間●小科普導(dǎo)體（conductor)——導(dǎo)電能力極強(qiáng)的物體；存2●靜電平衡金屬導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特征：由帶正電的晶體點陣和可以在導(dǎo)體中移動的自由電子組成；沒有外電場時，自由電子處于自由熱運動，金屬導(dǎo)體中的正、負(fù)電荷均勻分布，呈電中性●靜電平衡金屬導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)特征：3當(dāng)金屬導(dǎo)體處于外電場時，這種電中性的狀態(tài)被打破！當(dāng)金屬導(dǎo)體處于外電場時，這種電中性的狀態(tài)被打破！4●靜電感應(yīng)現(xiàn)象——導(dǎo)體中的自由電荷在外電場中作用下重新分布的現(xiàn)象●靜電感應(yīng)現(xiàn)象——導(dǎo)體中的自由電荷在外電場中作用下重新分布的5人教版選修課件：-靜電平衡和靜電屏PPT6人教版選修課件：-靜電平衡和靜電屏PPT7人教版選修課件：-靜電平衡和靜電屏PPT8人教版選修課件：-靜電平衡和靜電屏PPT9導(dǎo)體表面附近的場強(qiáng)方向處處與表面垂直金屬球放入前電場為一均勻電場導(dǎo)體表面附近的場強(qiáng)方向處處與表面垂直金屬球放入前電場為一均勻10金屬球放入后電力線發(fā)生彎曲，電場為一非均勻電場金屬球放入后電力線發(fā)生彎曲，電場為一非均勻電場11穿過任一曲面的電通量與封閉曲面所包圍的電荷量成正比——高斯定理正穿過任一曲面的電通量與封閉曲面所包圍的電荷量成正比——高斯定12●靜電平衡狀態(tài)——導(dǎo)體內(nèi)部和表面都無電荷的定向移動的狀態(tài)特征1.導(dǎo)體內(nèi)部任一點的電場強(qiáng)度都為零，（導(dǎo)體內(nèi)無電力線，內(nèi)部場強(qiáng)處處為零2.導(dǎo)體表面任一點的電場強(qiáng)度都與導(dǎo)體表面垂直。3.導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面。4.導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷，未被抵消的凈電荷只能分布在導(dǎo)體表面●靜電平衡狀態(tài)——導(dǎo)體內(nèi)部和表面都無電荷的定向移動的狀態(tài)特征13●靜電平衡時導(dǎo)體上電荷的分布原本帶電實心導(dǎo)體置于電場中，導(dǎo)體內(nèi)部無電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體表面原本不帶電的實心導(dǎo)體置于電場中，處于靜電平衡時，電場的分布實心之原本不帶電VS原本帶電●靜電平衡時導(dǎo)體上電荷的分布原本帶電實心導(dǎo)體置于電場中，導(dǎo)體14本來帶電空腔導(dǎo)體置于電場中，導(dǎo)體內(nèi)部無電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體表面本來不帶電空腔導(dǎo)體置于電場中，導(dǎo)體內(nèi)部無電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體表面空腔之原本帶電VS原本不帶電本來帶電空腔導(dǎo)體置于電場中，導(dǎo)體內(nèi)部無電荷，電荷只能分布在導(dǎo)15本來不帶電的空腔導(dǎo)體內(nèi)部放有帶電體本來不帶電的空腔導(dǎo)體內(nèi)部放有帶電體，同時外殼接地接地VS不接地本來不帶電的空腔導(dǎo)體內(nèi)部放有帶電體本來不帶電的空腔導(dǎo)體內(nèi)部放16原本帶電的空腔導(dǎo)體置于電場時，靜電平衡時電荷的分布原本帶電導(dǎo)體球之接地VS不接地原本不帶電的空腔導(dǎo)體置于電場時，靜電平衡時電荷的分布原本帶電的空腔導(dǎo)體置于電場時，靜電平衡時電荷的分布原本帶電導(dǎo)17人教版選修課件：-靜電平衡和靜電屏PPT18●靜電屏蔽思考與討論：假如將一個驗電器置于空腔導(dǎo)體內(nèi)部，驗電器金屬箔片是否張開？●靜電屏蔽思考與討論：假如將一個驗電器置于空腔導(dǎo)體內(nèi)部，驗電192.屏蔽內(nèi)部電場——空腔必須接地，外部空間不受內(nèi)部電場的影響2.屏蔽內(nèi)部電場——空腔必須接地，外部空間不受內(nèi)部電場的影響20電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等?！耢o電屏蔽的應(yīng)用電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等?！耢o電屏蔽的應(yīng)21工人帶電檢修高壓輸電線工人帶電檢修高壓輸電線22人教版選修課件：-靜電平衡和靜電屏PPT23●尖端放電帶電導(dǎo)體尖端附近的電場特別強(qiáng)大，可使尖端附近的空氣電離而成為導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象●尖端放電帶電導(dǎo)體尖端附近的電場特別強(qiáng)大，可使尖端附近的空氣24人教版選修課件：-靜電平衡和靜電屏PPT25人教版選修課件：-靜電平衡和靜電屏PPT26人教版選修課件：-靜電平衡和靜電屏PPT27●電荷密度與曲率半徑成反比點電荷場強(qiáng)公式：如圖所示，兩個大小不等的帶電小球用導(dǎo)線連接，達(dá)到靜電平衡時，所帶電量分別為簡單證明如下●電荷密度與曲率半徑成反比點電荷場強(qiáng)公式：如圖所示，兩個大28靜電場中的導(dǎo)體構(gòu)成等勢體，電荷只分布在導(dǎo)體表面。可設(shè)面密度分別為，

點電荷電勢為：因兩金屬球電勢相等：曲率半徑R越小，則面密度越大，由公式可知，場強(qiáng)越大靜電場中的導(dǎo)體構(gòu)成等勢體，電荷只分布在導(dǎo)體表面?？稍O(shè)面密度分29電荷密度與曲率半徑成反比；導(dǎo)體越尖銳的部分，電荷密度越大，其附近電場越強(qiáng)電荷密度與曲率半徑成反比；導(dǎo)體越尖銳的部分，電荷密度越大，30

通常情況下空氣是不導(dǎo)電的，但是如果電場特別強(qiáng)，空氣分子中的正負(fù)電荷受到方向相反的強(qiáng)電場力，有可能被“撕”開，這個現(xiàn)象叫做空氣的電離。由于電離后的空氣中有了可以自由移動的電荷，空氣就可以導(dǎo)電了?？諝怆婋x后產(chǎn)生的負(fù)電荷就是電子，失去電子的原子帶正電，叫做正離子。

由于導(dǎo)體尖端的電荷特別密集,所以尖端附近空氣中的電場特別強(qiáng),使得空氣中殘存的少量離子加速運動。這些高速運動的離子撞擊空氣分子，使更多的分子電離。這時空氣成為導(dǎo)體，于是產(chǎn)生了尖端放電現(xiàn)象.

通常情況下空氣是不導(dǎo)電的，但是如果電場特別強(qiáng)，空氣分31●尖端放電的應(yīng)用和防止尖端放電的弊端：尖端放電會損耗電能，干擾精密測量和對通訊產(chǎn)生危害驗電器或靜電計金屬桿上端為什么固定一個金屬球而不做成針尖形狀？●尖端放電的應(yīng)用和防止尖端放電的弊端：尖端放電會損耗電能，干32尖端放電在生活中的應(yīng)用避雷針燃?xì)庠詈腿細(xì)鉄崴鞯碾娮狱c火裝置針尖形狀尖端放電在生活中的應(yīng)用避雷針燃?xì)庠詈腿細(xì)鉄崴鞯碾娮狱c火裝置33本節(jié)主要學(xué)了以下幾個問題：

1．靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場學(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)部的場強(qiáng)處處為零。學(xué)習(xí)了靜電平衡導(dǎo)體的特點

2．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，越尖銳的位置，電荷的密度越大。

3．尖端放電了解了尖端放電現(xiàn)象及其應(yīng)用。

4．靜電屏蔽了解了靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用。小結(jié)本節(jié)主要學(xué)了以下幾個問題：小結(jié)34●習(xí)題篇例1、在一個原來不帶電的金屬導(dǎo)體殼的球心處放一帶正電的帶電體，A、B分別是球殼內(nèi)、外的兩點，C是金屬內(nèi)部一點，其電場分布是()A.EA≠0，EB＝0，EC＝0B.EA≠0，EB≠0，EC＝0C.EA≠0，EB≠0，EC≠0D.EA＝0，EB≠0，EC＝00B＋ABC●習(xí)題篇例1、在一個原來不帶電的金屬導(dǎo)體殼的球心處放一帶正電35例2、AB是兩個架在絕緣支座上的金屬球，原來都不帶電，中間用導(dǎo)線連接，現(xiàn)用一個帶正電的小球C靠近B球，用手摸一下B球，然后撤去導(dǎo)線，再拿走小球C，那么(

)A.球帶正電，B球帶負(fù)電B.A球帶正電，B球不帶電C.A球不帶電，B球帶負(fù)電D.以上三種說法都不對AC例2、AB是兩個架在絕緣支座上的金屬球，原來都不帶電，中間用36B例3、一個帶有絕緣座的空心金屬球A帶有4×10-8C的正電荷，有絕緣金屬小球B帶有2×10-8C的負(fù)電荷，使B球與A球的內(nèi)部接觸后，將B球取出，則A、B球各帶電量為()A.QA＝10-8C，QB＝10-8CB.QA＝2×10-8C，QB＝0CC.QA＝0C，QB＝2×10-8D.QA＝4×10-8C，QB＝－2×10-8CBB例3、一個帶有絕緣座的空心金屬球A帶有4×10-8C的正電37例4、將懸在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不和球壁接觸)，另有一個懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向C靠近，則(

B)A.A往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向B.A的位置不變，B往右偏離豎直方向C.A往左偏離豎直方向，B的位置不變D.A和B的位置都不變例4、將懸在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)38例5.關(guān)于靜電平衡，下列說法中正確的是(

)

A．當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時，導(dǎo)體上任意兩點間的電勢一定相等B．當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時，其外表面附近的電場方向一定與導(dǎo)體的表面垂直C．絕緣體也有靜電平衡狀態(tài)D．達(dá)到靜電平衡時，凈電荷分布在導(dǎo)體的外表面ABD例5.關(guān)于靜電平衡，下列說法中正確的是()ABD39例6．在絕緣板上放有一個不帶電的金箔驗電器A和一個帶正電荷的空腔導(dǎo)體B，下列實驗方法中能使驗電器箔片張開的是()A．用取電棒(帶絕緣柄的導(dǎo)體棒)先跟B的內(nèi)壁接觸一下后再跟A接觸B．用取電棒先跟B的外壁接觸一下后再跟A接觸C．用絕緣導(dǎo)線把驗電器跟取電棒的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與B的內(nèi)壁接觸D．使驗電器A靠近BBCD例6．在絕緣板上放有一個不帶電的金箔驗電器A和一個帶正電荷的40例7．一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個正點荷。圖中的哪一個能正確表示其電場分布的情況()B例7．一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個正點荷。圖中41例8.一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一均勻帶電的細(xì)桿MN，如圖所示，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑上a、b、c三點的場強(qiáng)大小分別為Ea、Eb、Ec,三者相比（Ea最大Eb最大Ec最大Ea=Eb=EcC例8.一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一均425例9.把原來不帶電的金屬球殼B的外表面接地，將一個帶正電的小球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)，外表面電勢相等。

D.球殼B的電勢為零。

ＣＤＢＡ5例9.把原來不帶電的金屬球殼B的外表面接地，將一個帶正電的43AB例10.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)電場強(qiáng)度為零B、B不帶電C、B的內(nèi)外表面電勢相等D、B帶負(fù)電AB例10.如圖所示，把原來不帶電的金屬球殼B的外表面接地，44例11．在一個導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個電量為＋Q的點電荷，用E表示球殼外任一點的場強(qiáng)，則()A．當(dāng)＋Q在球殼中央時，E＝0B．不論＋Q在球殼內(nèi)何處，E一定為零C．只有當(dāng)＋Q在球心且球殼接地時，E＝0D．只要球殼接地，不論＋Q在球殼內(nèi)何處，E一定為零D例11．在一個導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個電量為＋Q的點電荷，用E表示球45例12.如圖所示為一空腔球形導(dǎo)體(不帶電)，現(xiàn)將一個帶正電荷的小金屬球A放入腔中，當(dāng)靜電平衡時，圖中a、b、c三點的電場強(qiáng)度E和電勢的關(guān)系是

)A．Ea>Eb>Ec，B．Ea=Eb>Ec，C．Ea=Eb=Ec，D．Ea>Ec>Eb，D例12.如圖所示為一空腔球形導(dǎo)體(不帶電)，現(xiàn)將一個帶正電荷46例13、

將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的固定的金屬空心球殼C內(nèi)(不和球壁接觸)，另有一個懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電小球B，如圖所示，于是有()A．A往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向B．A的位置不變，B往右偏離豎直方向C．A往左偏離豎直方向，B的位置不變D．A和B的位置都不變B例13、將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的固定的金47例14．如圖所示，在真空中有兩個點電荷A和B，電荷量分別為－Q和＋