静电现象的应用.PPT

1、思考：思考： 1.1.金属导体的微观结构如何？金属导体的微观结构如何？2.2. 将金属导体放入电场中将金属导体放入电场中, ,自自由电子怎样移动？由电子怎样移动？3.自由电子会在什么地方积自由电子会在什么地方积聚？聚？4.电子的积聚会出现怎样的电子的积聚会出现怎样的结果？结果？ -E置于电场中的导体，自由电荷受电场力作用，置于电场中的导体，自由电荷受电场力作用，将发生定向移动。将发生定向移动。一、静电平衡状态下导体的电场一、静电平衡状态下导体的电场 -E在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应现象。现象。 -E感应电荷在导体内部产生电场感应电荷在导体内部

2、产生电场E，与原电场叠，与原电场叠加。只要内部合场强不为零，自由电子就会继加。只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。续做定向移动。E -E当内部合场强为零时，即当内部合场强为零时，即E=E时，电荷不再时，电荷不再发生定向移动。发生定向移动。E=E EE内内=0静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场u导体内部场强处处为零导体内部场强处处为零u导体是等势体导体是等势体, ,表面为等势面表面为等势面u导体外部表面附近场强方向与导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直该点的表面垂直若不为零若不为零会出现何会出现何现象现象? ?若不垂直若不垂直会出现何会出现何现象现象? ?O静电平

3、衡状态静电平衡状态为什么为什么会如此会如此? ?1 1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。处为零。2 2、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。它的表面是个等势面。3 3、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。5 5、对于一孤立的带电导体，内部场强为零的本、对于一孤立的带电导体，内部场强为零的本质是：导体表面所带全部电荷在内部任一处产生质是：导体表面所带全部电荷在内部任一处产生的电场强度的矢量和为零。的电场强度的矢量和为零。静电平衡的特点（

4、小结）静电平衡的特点（小结）地球是一个极大的导体，可以认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。这是我们可以选大一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。地做零电势体的一个原因。二、导体上电荷的分布二、导体上电荷的分布研究静电平衡时导体内部的电荷研究静电平衡时导体内部的电荷u现象现象: :甲甲:A:A的箔片张角逐渐增大的箔片张角逐渐增大乙乙:A:A的箔片始终没有张开的箔片始终没有张开u结论结论: : 导体内部没有电荷导体内部没有电荷, ,电荷分布在导体电荷分布在导体的外表面的外表面导体表面越尖锐的位置电荷越密集导体表面越尖锐的位

5、置电荷越密集, ,凹陷的位置几乎没有电荷凹陷的位置几乎没有电荷为什么为什么? ?为什么为什么? ?法拉第圆筒法拉第圆筒 实验实验均匀球形导体均匀球形导体1 1、导体内没有电荷、导体内没有电荷, ,电荷只分布在导电荷只分布在导体的表面。体的表面。2 2、在导体表面，越尖锐的位置，、在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。电荷的密度越大。导体上电荷的分布小结导体上电荷的分布小结 1 1空气的电离空气的电离 强电场使空气分子中正负电荷分离强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离。的现象叫做空气的电离。 2 2尖端放电尖端放电 在强电场作用下，物体尖端部分发生在强电场作用下，物体尖端部分发

6、生的一种放电现象称为尖端放电。的一种放电现象称为尖端放电。在强电场作用下，物体曲率大的地方在强电场作用下，物体曲率大的地方( (如尖锐、如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处细小的顶端，弯曲很厉害处) )附近，等电位面密，附近，等电位面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体电场强度剧增，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一种，专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象电的现象三、尖端放电三、尖端放电尖端放电尖端放电导体尖端电荷密度大导体尖端电荷密度大尖端周围电场强尖端周围电场

7、强空气中残留带电粒子剧烈运动空气中残留带电粒子剧烈运动空气电离空气电离正负电荷奔向异种电荷正负电荷奔向异种电荷尖端失去电荷尖端失去电荷尖端放电尖端放电应用应用: :避雷针避雷针闪电防护闪电防护 雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则遵从四条原则 一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中，所以人长得高还尖端而被闪电直接击中，所以人长得高还是一件非常痛苦的事情是一件非常痛苦的事情 二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因止因“跨步电压跨步电压”造成伤害所谓跨步电造成

8、伤害所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害有强电流通过人体使人受伤害闪电防护闪电防护 第三是不可到孤立大树下和无避雷装第三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶体高举头顶 第四是不要进水中，因水体导电好，第四是不要进水中，因水体导电好，易遭雷击易遭雷击 总之，应当到较低处，双脚合拢地站总之，应当到较低处，双脚合拢地站立或

9、蹲下，以减少遭遇雷的机会立或蹲下，以减少遭遇雷的机会四、静电屏蔽四、静电屏蔽 1 1静电屏蔽静电屏蔽 （1 1）空腔导体的特点）空腔导体的特点空腔导体能把外电场挡住，空腔内没空腔导体能把外电场挡住，空腔内没有电场，空腔内不受外电场的影响。有电场，空腔内不受外电场的影响。 （2 2）静电屏蔽）静电屏蔽导体壳（金属网罩）能保护它所包围导体壳（金属网罩）能保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响，的区域，使这个区域不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。这种现象叫做静电屏蔽。电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。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

10、作服，是用包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。含金属丝的织物制成的。 两位英国科学家08年在伦敦进行一次危险的电力学表演。其中一名科学家将把另一位科学家关进一个铁笼子里，然后用数百万伏特的电流对其进行电击。 鉴于表演的危险性，两名科学家事先都买好了价值1200万英镑的保险。 电场如电场如何分布何分布? ?如图所示在真空中把一绝缘导体如图所示在真空中把一绝缘导体ABAB向带负电的小向带负电的小球球P P缓慢的靠近时，下列说法正确的是（缓慢的靠近时，下列说法正确的是（ ）A A、B B端的感应电荷越来越多端的感应电荷越来越多B B、导体内部场强越来越大、导体内部场强越来

11、越大C C、导体的感应电荷在、导体的感应电荷在M M点产生的场强大于在点产生的场强大于在N N点产点产生的的场强生的的场强D D、导体的感应电荷在、导体的感应电荷在M M、N N两点产生的的场强相等两点产生的的场强相等MBANP 长为长为L L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q+q的点电荷放在与棒的左端距离为的点电荷放在与棒的左端距离为R R的地方，如图的地方，如图所示。达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内所示。达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点中点O O处产生的场强有多大？方向如何？处产生的场强有多大？方向如何？ RLO O+q答：答：达到静电平衡

12、后导体内部处处场强为零达到静电平衡后导体内部处处场强为零则则 E感感E源源k(R+L/2)2E感方向与感方向与E源方向相反，即指向点电源方向相反，即指向点电荷荷+q.q本节主要学了以下几个问题：本节主要学了以下几个问题： 1 1静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场 学习了静电平衡、静电平衡状态的概念，知道静电平学习了静电平衡、静电平衡状态的概念，知道静电平衡的条件是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导衡的条件是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导体的特点体的特点 2 2导体上电荷的分布导体上电荷的分布 （1 1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。）导体内部没有电荷

13、，电荷只分布在导体的外表面。 （2 2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。 3 3尖端放电尖端放电 了解了尖端放电现象及其应用。了解了尖端放电现象及其应用。 4 4静电屏蔽静电屏蔽 了解了静电屏蔽现象及其应用。了解了静电屏蔽现象及其应用。1 1关于静电平衡，下列说法中正确的是关于静电平衡，下列说法中正确的是 ( )( ) A A当导体达到静电平衡时，导体上任意当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势一定相等两点间的电势一定相等 B B当导体达到静电平衡时，其外表面附近当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向一定与导体的表面垂直的电场方

14、向一定与导体的表面垂直 C C绝缘体也有静电平衡状态绝缘体也有静电平衡状态 D D达到静电平衡时，电荷分布在导体的外达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面表面ABD2 2在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器器A A和一个带正电荷的空腔导体和一个带正电荷的空腔导体B B，下列实，下列实验方法中能使验电器箔片张开的是验方法中能使验电器箔片张开的是 ( )( )A A用取电棒用取电棒( (带绝缘柄的导体棒带绝缘柄的导体棒) )先跟先跟B B的的内壁接触一下后再跟内壁接触一下后再跟A A接触接触B B用取电棒先跟用取电棒先跟B B的外壁接触一下后再跟的外壁接触一下后再

15、跟A A接触接触C C用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连，再把取电棒与分相连，再把取电棒与B B的内壁接触的内壁接触D D使验电器使验电器A A靠近靠近B BBCD3 3在一个导体球壳内放一个电量为在一个导体球壳内放一个电量为Q Q的点电荷，用的点电荷，用E E表示球壳外任一点的场表示球壳外任一点的场强，则强，则( )( )A A当当Q Q在球壳中央时，在球壳中央时，E E0 0B B不论不论Q Q在球壳内何处，在球壳内何处，E E一定为零一定为零C C只有当只有当Q Q在球心且球壳接地时，在球心且球壳接地时，E E0 0D D只要球壳接地，不论只要球壳

16、接地，不论Q Q在球壳内何在球壳内何处，处，E E一定为零一定为零D4 4一个不带电的空心金属球，在它的球心处放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一个正点荷。图中的哪一个能正确表示其电场分布的情况布的情况 ( )( )B5 5如图所示，一带正电的绝缘金属球壳如图所示，一带正电的绝缘金属球壳A A，顶部开，顶部开孔，有两只带正电的金属球孔，有两只带正电的金属球B B、C C用金属导线连接，用金属导线连接，让让B B球置于球壳球置于球壳A A的空腔中与内表面接触后又提起到的空腔中与内表面接触后又提起到如图所示的位置，如图所示的位置，C C球放在球放在A

17、 A球壳外离球壳外离A A球较远，待静球较远，待静电平衡后，正确的说法是电平衡后，正确的说法是 ( ( ) )A AB B、C C球都带电球都带电B BB B球不带电，球不带电，C C球带电球带电C C让让C C球接地后，球接地后，B B球带负球带负电电D DC C球接地后，球接地后，A A球壳空腔球壳空腔中场强为零中场强为零BC6 6有一绝缘空心金属球有一绝缘空心金属球A A，带有，带有4 410106C6C的的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B B，带有，带有2 210106C6C的负电荷，若把的负电荷，若把B B球跟球跟A A球的内壁相球的内壁相接触，如图所示，则接触，如图所示，则B B球上电量为球上