H17静电现象的应用

第七节静电现象的应用一、静电感应把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。E0ABCD--------0E二.静电平衡---------1、导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动.E'E'E'2、导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中中产生反方向的附加场.0E---E'----3、感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止.0E-------E=04、静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,就叫静电平衡状态.静电平衡发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E`和原电场E在导体内叠加为零，即E`=E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。E＋－－－－＋＋＋E`E－－－＋＋＋＋＋＋－－－E合=0＋－－＋处于静电平衡状态导体的特点：（1）导体内部的场强处处为零（2）导体外部电场线与导体表面垂直++++++++--------E注意：地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。处于静电平衡状态导体的特点：（3）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面（4）电荷只分布在导体表面法拉第圆筒实验:12用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁.1和外壁接触的小球使验电器箔片张开,表明金属筒外壁有电荷分布.12和内壁接触的小球不能使验电器箔片张开,表明金属筒内壁没有电荷分布.2结论:导体内部没有电荷,电荷分布在导体的外表面导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷1.长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方，如图所示。达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点O处产生的场强有多大？方向如何？RLO+q答：达到静电平衡后导体内部处处场强为零则E感＝E源＝k(R+L/2)2E感方向与E源方向相反，即指向点电荷+q.q2.带电量分别为+Q和-Q的两个点电荷相距为r，在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小为多大？方向怎样？+Q-QO·EEE2212221rQ8kEEErQ4k)2r(QkE解:E方向水平向左3.当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是:()A.外电场E0消失B.感应电荷产生的电场E'为零C.导体内部合场强E内=E0+E'=0D.导体表面和内部场强均为零C4.将原来不带电的绝缘导体B移近带负电的绝缘导体A，如1-93所示，以下说法正确的是：（）A．导体B上各点的场强大小相等B．导体A内部的场强一定为零C．导体B的左端电势比右端电势高D．导体B上的感应电荷在它的C点所形成的场强一定不为零ＢＤ5.如图所示在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢的靠近时，下列说法正确的是（）A、B端的感应电荷越来越多B、导体内部场强越来越大C、导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的的场强D、导体的感应电荷在M、N两点产生的的场强相等MBANP导体尖端的电荷密度很大，附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电势面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体放电现象，称为电晕放电．而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象三、尖端放电在导体尖端附近放一根点燃的蜡烛当我们不断给导体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。导体尖端电荷密度大尖端周围电场强空气中残留带电粒子剧烈运动分子中正负电荷分开正负电荷奔向异种电荷相当于尖端失去电荷尖端放电尖端放电尖端放电的应用？避雷针燃气灶和燃气热水器的电子点火装置针尖形状++思考:用金属网罩将验电器罩住,会怎样呢?------+++++++思考:空心导体壳内的验电器箔片不会张开的原因是什么？静电屏蔽:静电平衡时,空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象.因为导体壳内部合场强为零.静电屏蔽实质静电屏蔽实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已。静电屏蔽的两种情况(1)金属壳内部不受外部影响如图：把验电器靠近带电体，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内，再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩内不受外电场的影响。(2)接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷＋q。由于静电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷。其电场线如图(甲)所示，当把导体壳接地后，＋q在壳内的电场对壳外空间就没有影响了，如图(乙)所示。[特别提醒](1)接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响。(2)空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间产生影响。某农村小塑料场的高频热合机产生的电磁波频率和电视信号频率接近，由于该村尚未接通有线电视信号，空中的信号常常受到干扰，在电视荧屏上出现网状条纹，影响正常收看。为了使电视机不受干扰，可采取的办法是()A．将电视机用一金属笼子罩起来B．将电视机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地C．将高频热合机用一金属笼子罩起来D．将高频热合机用一金属笼子罩起来，并将金属笼子接地D(吉林一中2013～2014学年高二上学期检测)一个带有绝缘底座的空心金属球壳A上均匀带有4×10－8C的正电荷，有绝缘柄的金属小球B上带有2×10－8C的负电荷，使B球与球壳A内壁接触。如图所示，则A、B带电荷量分别为()A．QA＝1×10－8C，QB＝1×10－8CB．QA＝2×10－8C，QB＝0C．QA＝0，QB＝2×10－8CD．QA＝4×10－8C，QB＝－2×10－8CB电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。例1、在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一带正电的带电体，A、B分别是球壳内、外的两点，C是金属内部一点，其电场分布是()ABCDEA≠0，EB＝0，EC＝0EA≠0，EB≠0，EC＝0EA＝0，EB≠0，EC＝0EA≠0，EB≠0，EC≠0B＋ABC例2、将悬在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不和球壁接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，则()ABCDA往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向A的位置不变，B往右偏离竖直方向A和B的位置都不变A往左偏离竖直方向，B的位置不变B＋－ABC高中物理·选修3-1·人教版第一章静电场1.8电容器的电容