静电现象的应用-课件.ppt

7、静电现象的应用,1、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。,静电平衡状态下导体的电场,E0,A,B,C,D,2.静电平衡,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.,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,静电平衡更深层次含义导体的静电平衡状态是指导体内部和表面都没有电荷定向移动的状态。是导体自身内部的一种状态。故判断导体是否静电平衡，主要看其内部电荷分布和电场是否随着时间变化，是由于导体内部有自由电荷并且它们可以在电场力作用下重新分布而决定的，与外界有无电场没有必然联系，所以孤立的带电导体也是处于静电平衡状态的，它的内部场强处处为零，整体为一个等势体。,3、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）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面,思考：导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？,结论：导体处于静电平衡状态时，其表面任一点场方向跟该点表面垂直。,3、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）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面,（3）导体外部电场线与导体表面垂直,例1：如图所示接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电量为Q，到球心的距离为r，该点电荷的电场在球心的场强等于多少？,Q,R,r,A,注意：E、E和E合的区别E由外电场决定，E=E，E合=0,o,E是点电荷Q产生的电场（即外电场），E是感应电荷产生的电场（附加场），E合是两个电场叠加后的合电场,注意：（1）用导线把导体接地或用手触摸导体时，可把导体和地球看成一个大导体（2）一般取无穷远处或大地的电势为零。,练习1：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？,方向水平向左,法拉第圆筒实验:,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.,导体上电荷的分布,法拉第圆筒实验:,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.,法拉第圆筒实验:,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.,举例：导体外表面电荷的分布,静电平衡时导体上电荷的分布的特点,（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面,（2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷,思考1：尖端放电在生活中有哪些应用？,避雷针,燃气灶和燃气热水器的电子点火装置,针尖形状,尖端放电,1、带电粒子把空气中的气体分子撞“散”，使分子中的正负电荷分离的过程叫空气的电离。,2、电性与尖端的电荷相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体尖端失去电荷。这个现象叫尖端放电。,思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗?,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.,不会 因为导体壳内部合场强为零.,思考:电力工作人员有时需要带电作业，怎 样才能保证他们的生命安全？,若将源电荷置于空腔内，空腔导体不接地。,起不到屏蔽作用,外表面的感应电荷传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用。,（2）若将源电荷置于空腔内，空腔导体接地。,2、静电屏蔽的应用,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。,2、静电屏蔽的应用,1、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=0。D.导体表面和内部场强均为零。,C,2、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,A,B,B的外部电场强度为零吗？,3、如图所示为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电荷的小金属球A放入腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的电场强度E和电势,的关系是(),D,AEaEbEc，,BEa=EbEc，,CEa=Eb=Ec，,DEaEcEb，,