L1-静电平衡

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静电感应1、静电感应把金属导体放在外电场中,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。2、静电平衡:发生静电感应的导体两端面感应出的等异种电荷形成一附加电场E’,当附加电场与外电场的合场强为零时(即E’的大小等于E的大小而方向相反),自由电子的定向移动停止,这时的导体处于静电平衡状态。3、处于静电平衡状态的导体具有以下特点(1)导体内部的场强(E与E’的合场强)处处为零,E内=0;(2)整个导体是等势体,导体的表面是等势面;(3)导体外部电场线(场强方向)与导体表面垂直,表面场强不一定为零;(4)净电荷只分布在导体外表面上,且与导体表面的曲率有关。(5)电场线在导体内部终止4、静电屏蔽由于静电感应,可使金属网罩或金属壳内的场强为零。遮挡住了外界电场对它们内部的影响,这种现象叫静电屏蔽。内屏蔽:金属壳内部空间不受外部电场影响外屏蔽:接地封闭金属壳对外部空间没有影响静电屏蔽实例:北京奥运鸟巢孕妇防辐射服处理静电平衡问题方法画出电场线,判断电势高低,自由电子若只受电场力作用,将会从电势低处向电势高处运动(也可以根据电场线方向判断).补充知识点验电器:当带电体接触验电器的金属小球时,使金属小球带上电荷(接触起电),这些电荷可以转移到金属箔上,由于同种电荷相互排斥作用,使金属箔片张开一定角度。或者由于静电感应,当带电体靠近金属球时,远端感应出与带电体同种的电荷而使箔片张开。验电器没有刻度,只能定性判断,主要作用是判断导体是否带电,检验导体所带电性。静电计:也称作指针式验电器,本身有刻度,除了具有验电器的基本功能外,还可以定量测量两导体间电势差和某导体的电势。接地电器设备用导线和大地相连,大地是我们默认的零电势,接地就是将电路某部分电势取为零。用手触摸导体或者用导线将导体接地,都视为导体和大地看做一个大导体,此时导体电势为零。接地由于只有一根导线,没有形成回路,因此不会有持续的电流。1.(多选)如图所示,有一带正电的验电器,当一金属球A靠近验电器的小球B(不接触)时,验电器的金箔张角减小,则()A.金属球可能不带电B.金属球可能带负电C.金属球可能带正电D.金属球一定带负电2.在开口的绝缘金属壳A的内部有一带正电的小球Q,球壳外用绝缘线吊有一带负电的小球B,如图所示,在下列四种情况中,B球受到A的作用力吗?若受A的作用,是吸引力还是排斥力?(1)Q不跟A接触,如图(a)所示.(2)Q跟A接触,如图(b)所示.(3)Q不跟A接触,但A接地,如图(c)所示.(4)Q不跟A接触,A先接地然后断开,再取走Q.3.如图所示,一个原来不带电的中空金属球壳,上开一个小孔.若将一个带负电的小球放入且不与球壳接触,则球壳外表面带________电,内表面带________电;若用手接触一下球壳后移走带电小球,则球壳的外表面带________电荷;若带电小球与球壳的内壁接触,球壳的外表面带________电荷,内表面________电荷.4.一个枕形导体AB原来不带电。将它放在一个负点电荷的电场中,点电荷的电量为Q,与AB中心O点的距离为R。由于静电感应,在导体A、B两端分别出现感应电荷。当达到静电平衡时A、导体中心O点的场强为kQ/R2B、导体中心O点的场强为0C、导体A端电势低于B端电势D、导体A端电势高于B端电势5.某一静电实验装置如图所示,验电器A不带电,验电器B的上面安装一个几乎封闭的金属桶C,并且B内的金属箔片是张开的,现手持一个带绝缘柄的金属小球D,使D接触C的内壁,再移出,然后与A的金属小球接触,无论操作多少次,都不能使A带电,这个实验说明了()A.C是不带电的B.C的内部是不带电的C.A的外部是带电的D.C的内部场强不为零6.(多选)如图所示,把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中,导体处于静电平衡时,下列说法正确的是()A、A、B两点的场强不相等B、感应电荷产生的附加电场大小是C、当电键K闭合时,电子从大地沿导线向导体移动D、若电键K闭合,A、B两点场强相等,且都为零7.如图所示,用带正电的绝缘棒A去靠近原来不带电的验电器B,B的金属箔张开,这时金属箔带________电;若在带电棒A移开前,用手摸一下验电器的小球后离开,然后移开A,这时B的金属箔也能张开,它带________电。分析:(1)用带正电的绝缘棒A去靠近原来不带电的验电器B,由于静电感应验电器(导体)两端出现等量正负感应电荷,近端的电荷的电性与A相反,带负电;远端的金属箔片电荷与A的电性相同,带正电荷;(2)由于人和地球都是导体,用手指瞬间接触金属球B时,人、地球和验电器构成一个整体,在带正电荷的棒A的影响下发生静电感应,近端带负电,金属箔不带电;移开手指后,验电器上的负电荷不会再改变,故验电器带负电,再移开棒A后,验电器上的负电荷不会再改变,金属箔片上此时也带负电。8.如图所示,长为的水平导体棒原来不带电,现将一带电量为Q的点电荷放在距棒左端R处,当达到静电平衡后,棒上感应电荷在棒内距离左端处产生的场强大小等于____________,方向__________。9.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,它们之间的距离为L,如果在两个点电荷连线的中点O处有一个半径为r(2rL)的空心金属球,且球心位于O点,则球壳上的感应电荷在O点处产生的场强大小为多少?方向如何?10.N(N1)个电荷量均为q(q0)的小球,均匀分布在半径为R的圆周上,示意如图,若移去位于圆周上P点的一个小球,则圆心O点处的电场强度大小为________,方向____________________________。(已知静电力常量为K)

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