318电容器的电容.

第一章电场第八节静电与新技术思考探究：金属导体的微观结构如何？将一电荷靠近不带电金属导体将会怎样？金属内部结构：简化的物理模型绝缘体不存在这种自由电子在金属中离原子核最远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，这种电子叫做自由电子。失去这种电子的原子便成为带正电的离子，离子都在自己的平衡位置上振动而不移动，只有自由电子穿梭其中。这就使金属成为导体.金属内有自由移动的电子自由电子正离子在自己的平衡位置附近振动而不移动。＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋＋＋－－－－＋＋＋＋－－－－＋＋近异远同思考探究：把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，又会如何呢？------E置于电场中的导体，导体内的自由电子受电场力作用，将向着与电场相反的方向移动-----E即在导体两端，积聚等量异种电荷，出现电荷重新分布，即静电感应现象。一.静电感应：金属导体放在外电场E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。F＋＋＋－－－E0思考探究；导体内的电子是否会不断的定向运动下去？二、静电平衡；1.定义：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态称为导体处于静电平衡态。思考探究：处于静电平衡态的导体，内部场强有何特点？如何解释？2.静电平衡的特点：1）处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。------E置于电场中的导体，导体内的自由电子受电场力作用，将向着与电场相反的方向移动原因解释：-----E感应电荷在导体内部产生电场E’，与原电场叠加。只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。E’原因解释：-----E当内部合场强为零时，即E’=E时，电荷不再发生定向移动。即导体处于平衡状态。E’=E原因解释：EE内=0原因解释：思考探究；处于静电平衡状态的导体电势有何特点？2)、处于静定电平衡状态的导体上各点电势都相等（含表面），即整个导体是个等势体，表面是等势面。思考探究：电场线与等势面有何关系？处于静电平衡状态的导体表面附近的场强（方向）有何特点？3、导体表面附近的场强方向处处与表面垂直，大小与该处导体表面的面电荷密度成正比。跟踪训练：1．当导体达到静电平衡时，场强方面的特征是（）A．外电场E0消失B．感应电荷产生的电场E′为零C．导体内部的合场强E为零D．导体表面和内部的合场强均为零C2．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ＢＤ思考探究：处于静电平衡状态的导体内部电荷分布有何特点？内部可有净电荷吗？4)、导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面。均匀球形导体如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，它们相距L。如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r(2r＜L)的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小＿＿＿＿方向＿＿＿＿。12KQ/L2BA跟踪训练：实验：5.在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。思考探究；为何雷雨天，高大的建筑物、烟囱、铁塔、大树等容易遭雷击？避雷针的工作原理是什么？导体自身带电处于静电平衡，下列说法中正确的是()A.导体内部场强是0，所以电势也是0B.电荷只分布在外表面，曲率半径小的地方场强大，所以电势高C.电荷只分布在外表面，电场线一定和外表面处处垂直D.以上说法均不正确C跟踪训练：三、尖端放电导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下，发生强烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离。这个现象叫做空气的电离。中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫尖端放电。中性分子电离离子--加速空气分子思考探究；为何雷雨天，高大的建筑物、烟囱、铁塔、大树等容易遭雷击？思考探究：如何使高大建筑物避免雷击？，避雷针的工作原理是什么？答：当带电云层接近地面时，地面上的物体因静电感应而带异种电荷，这些电荷比较集中的分布在突出的物体上，如高大建筑物、烟囱、铁塔等，当电荷积累到一定程度，在带电云层和这些物体之间会发生强烈的（火花）放电，这就是雷击。避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。它是一个或几个尖锐的金属棒，安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触。当带的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现于云层相反的电荷。通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。尖锐的金属棒粗导线金属板避雷针的构造及原理：思考探究：静电平衡中，我们研究的是静电场中的导体的一些性质，若导体是空心的以上性质是否还成立？空心导体中的自由电子由于受到外加电场的作用，会沿与电场线相反的方向运动。直到自由电子运动到圆环左侧，其积累的电荷量产生的电场与静电场的电场强度相等,即达到静电平衡状态。达到静电平衡后，带空腔的内部场强处处为零，电荷分布在导体的外表面，导体内部无电荷分布，即导体壳内空腔里的场强处处为零。也就是说无论导体是什么样的，导体内部都不会有场强,即空心（内部无电荷）导体性质与实心导体性质一样。思考探究：如何使置于电场中的导体不受电场中的影响?四、静电屏蔽把一个实心导体挖空，变成一个导体壳，在静电平衡状态下，壳内的场强处处为零。这样，导体壳就可以保护它所包围的区域，使这个区域不受外部电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。(1.导体外部电场不影响导体内部）有一绝缘空心金属球A，带有4×10－6C的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B，带有2×10－6C的负电荷，若把B球跟A球的内壁相接触，如图所示，则B球上电量为＿＿＿＿C，A球上电荷量为＿＿＿＿C，分布在＿＿＿＿。02X10-6外表面跟踪训练：电场如何分布?思考探究：将一正点电荷置于金属空腔内，腔内外电场如何分布？如果金属空腔接地又会如何呢？空腔内部的电场对外部有影响吗？2）接地空腔导体或金属网罩可以使壳外部不受壳内电场的影响。静电屏蔽：1.一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷。图中的哪一个能正确表示其电场分布的情况()B跟踪训练：２.把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一个带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则（）A.球壳B的空腔中场强处处为零。B.球壳B不带电。C.球壳B的内，外表面电势相等。D.球壳B的电势为零。ＣＤＢＡ常用的包装带表面有一层金属箔膜也是用来保护产品。生活中静电屏蔽的应用：高压作业的工人工作服可以保护工人不受外部高电压的影响。跟踪训练：请用学过的电学知识判断下列说法正确的是（）A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C.小鸟停在单根高压输电线上会被电死D.打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险B解析：电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业。因为塑料和油摩擦容易起电，产生的静电荷不易泄漏，形成静电积累，造成爆炸和火灾事故。一辆金属车身的汽车也是最好的“避雷所”，一旦汽车被雷击中，它的金属构架会将闪电电流导入地下。