静电屏蔽PPT课件

1、带电鸟笼里的鸟为什么安然无恙？第1页/共36页-0E电场中的导体电场中的导体:-1,导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动.EEE2, 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第2页/共36页0E-E-电场中的导体电场中的导体: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（含表面）无电荷定向移动的状态,就叫静电平衡状态.第3页/共36页动态演示第4页/共36页特别强调1静电平衡：导体中（含表面）无电荷定向移动的状态2静电平衡的条件： E=0 或者 E0=-E学以致用第5页/共36页 学以致用学以

2、致用1:1: 关于静电平衡状态，正确的表述是关于静电平衡状态，正确的表述是: : A. A.只有静电感应的导体只有静电感应的导体, ,才有静电平衡状态才有静电平衡状态. . B. B.绝缘体也有静电平衡状态。绝缘体也有静电平衡状态。 C.C.不论导体是否带有电荷不论导体是否带有电荷, ,只要电荷不再只要电荷不再 定向移动定向移动, ,这种状态就是静电平衡状态。这种状态就是静电平衡状态。 D.D.导体达到静电平衡状态时内部场强为导体达到静电平衡状态时内部场强为0 0。CD提示第6页/共36页学以致用2: 当导体达到静电平衡状态时，其当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是：场强的特征是：( )

3、A. A.外电场外电场E E0 0消失。消失。 B.B.感应电荷产生的电场感应电荷产生的电场E E为零。为零。 C.C.导体内部合场强导体内部合场强E E内内 = = E E0 0 + E+ E=0=0。 D.D.导体表面和内部场强均为零。导体表面和内部场强均为零。C第7页/共36页思考思考：导体处于静电平衡状导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所态时，其表面场强能否如图所示示？+-E第8页/共36页+-E结论结论：导体处于静电平衡状导体处于静电平衡状态时，其表面任一点场方向跟态时，其表面任一点场方向跟该点表面垂直。该点表面垂直。第9页/共36页思考：电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？

4、均匀球形导体第10页/共36页静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场u1.1.导体内部场强处处为零导体内部场强处处为零u2.2.导体是等势体导体是等势体, ,表面为等势面表面为等势面u3.3.导体外部表面附近场强方向导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直与该点的表面垂直O静电平衡状态静电平衡状态第11页/共36页法拉第圆筒实验:1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.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.2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.第12页/共36页结论结论：导体处于静电平衡状导体处于静电平

5、衡状态时，导体所带的净电荷只分态时，导体所带的净电荷只分布在导体的外表面上，导体内布在导体的外表面上，导体内部没有净电荷。部没有净电荷。第13页/共36页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结论结论: : 1.1.导体内部没有电荷导体内部没有电荷, ,电荷分布在导电荷分布在导体的外表面体的外表面2.2.导体表面越尖锐的位置电荷越密集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凹陷的位置几乎没有电荷法拉第圆筒法拉第圆筒 实验实验第14页/共36页小结小结：处于静电平衡状态导体的性质(1)导体内部的场强处处为零。(2)(2)导体表面上任何一点的场强方向跟该点的表

6、面垂直。(3)导体所带的净电荷只分布在导体的外表面上，导体内部没有净电荷。(4)处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面。第15页/共36页第16页/共36页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: :避雷针避雷针第17页/共36页应用：避雷针第18页/共36页第19页/共36页闪电防护闪电防护 雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则

7、 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，所以人长得高还是一件非常痛苦的事情长得高还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止因二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压跨步电压”造成伤害所造成伤害所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间形成较大的电位差，有强电流通过人体分别接触相距远的两点，则两脚间形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害使人受伤害第20页/共

8、36页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，双脚合拢地站立或蹲下，以减少遭遇雷的机会立或蹲下，以减少遭遇雷的机会闪电防护闪电防护第21页/共36页-+ 思考思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗空心导体壳内的验电器箔片会张开吗?第22页/共36页 静电屏蔽静电屏蔽静电平衡时静电平衡时,空心导体壳空心导体壳可保护其内部区域不受可保护其内部区域不受外电场影响的

9、现象外电场影响的现象.第23页/共36页+思考思考:用金属网罩将验电器罩住用金属网罩将验电器罩住, 会怎样呢会怎样呢? 第24页/共36页思考思考:用金属网罩将验电器罩住用金属网罩将验电器罩住,+会怎样呢会怎样呢?该现象表明金属网罩也能起到静电屏蔽作用.类似事例:通讯电缆外包金属层,电学仪器外套金属 罩.第25页/共36页分析“带电鸟笼里的鸟安然无恙”的原因？强大的电流只存在笼外表强大的电流只存在笼外表面，笼内表面并无电流。面，笼内表面并无电流。 第26页/共36页静电屏蔽现象静电屏蔽现象第27页/共36页思考: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？ 全身穿戴金属丝网制成

10、的衣，帽，鞋，手套等。全身穿戴金属丝网制成的衣，帽，鞋，手套等。 观看视频：第28页/共36页在孤立点电荷+Q的电场中，金属园盘处于静电平衡状态： 1.盘内M点与O点场强关系？ 2.盘上感应电荷在O点处场强大小和方 向？+QOM LE外E感（EM=EO=0）（E感感=E外外=KQ/L2，水平向右），水平向右）综合应用，锁定重难点：第29页/共36页22）（点感LRkqEE巩固练习 如图所示，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，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？解析： 方向：水平向左 第30页/共36页+-+延伸拓

11、展延伸拓展 一个不带电的空心金属球，在其一个不带电的空心金属球，在其球心处放一正电荷，试分析其电场分布情况？若球心处放一正电荷，试分析其电场分布情况？若将球外壳接地将球外壳接地,情况又如何情况又如何?第31页/共36页+-延伸拓展延伸拓展第32页/共36页课内小结课内小结:一一,静电平衡静电平衡 概念概念:导体中导体中(含表面含表面)无电荷定向移动的状态无电荷定向移动的状态. 特征特征: a 导体内部场强处处为零导体内部场强处处为零 b 导体表面场强方向垂直表面导体表面场强方向垂直表面 c 净电荷只分布在导体的外表面上净电荷只分布在导体的外表面上 d处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面面二，静电屏蔽二，静电屏蔽概念：静电平衡时，导体壳内部区域不受外电概念：静电平衡时，导体壳内部区域不受外电场影响的现象场影响的现象两种情况两种情况 生活事例：（略）生活事例：（略）第33页/共36页第34页/共36页.如图13-5-4所示，一个带电的金属圆筒（法拉第圆筒）和一个验电器相距较远地