17静电现象的应用精编版

1、1.1.电场的最基本的性质是什么？电场的最基本的性质是什么？ 对放入其中的电荷有力的作用对放入其中的电荷有力的作用 2.2.金属导体的微观结构又有什么特点呢？金属导体的微观结构又有什么特点呢？ 与带正电的原子核间的相互与带正电的原子核间的相互作用比较弱，故容易脱离且作用比较弱，故容易脱离且在金属内部游离，称为在金属内部游离，称为自由自由电子电子，金属导体的整体就是，金属导体的整体就是由大量的在平衡位置附近做由大量的在平衡位置附近做无规则热振动的正离子和无无规则热振动的正离子和无规则热振动的自由电子组成。规则热振动的自由电子组成。 金属导体内部的外层电子金属导体内部的外层电子电子电子 原子核原子

2、核 那么，若把金属导体放入电场那么，若把金属导体放入电场中，又将会出现什么现象呢？中，又将会出现什么现象呢？ 金属导体内自由电子在电场金属导体内自由电子在电场力作用下将发生定向移动使两端出力作用下将发生定向移动使两端出现不同的电荷分布，从而引起导体现不同的电荷分布，从而引起导体的某些新的性质。的某些新的性质。 1.7 1.7 静电现象的应用 导体的静电感应导体的静电感应 思考：思考： （1 1）将金属导体放入电场中）将金属导体放入电场中, ,自由电子自由电子怎样移动？怎样移动？ （2 2）自由电子会在什么地方积聚？）自由电子会在什么地方积聚？ - - - - - - E 一一. .静电感应静电

3、感应 把金属导体放在外电场把金属导体放在外电场E E0 0中，由于导体内的自中，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。出现感应电荷的现象叫静电感应。 A D E0 B C 思考思考 电子的积聚会出现怎样的结果？电子的积聚会出现怎样的结果？ E E合合= E -= E -E E - + E E E 最终会出现怎样的现象？最终会出现怎样的现象？ E合合=0 - + E - - - - - - - E 0 - - E - E - E- - - - - 1.1.导体中自由电荷导体中自由电荷在电场力作用下将在电场力作用

4、下将发生定向移动发生定向移动. . - 2.2.导体两端出现感应导体两端出现感应电荷电荷, ,感应电荷在导感应电荷在导体中中产生反方向的体中中产生反方向的电场电场. . - - - - E- - - - - - - - - E 0 - - E=0E=0 - - - - - - E E 0 0 3.3.感应电荷的电场增感应电荷的电场增到与外电场相等时，到与外电场相等时，导体内合场强为零。导体内合场强为零。自由电荷的定向移动自由电荷的定向移动停止停止 . . 4.4.静电平衡：导体中静电平衡：导体中无电荷定向移动的状无电荷定向移动的状态态, ,就叫静电平衡状态就叫静电平衡状态. . 二二. .静电

5、静电平衡平衡 1. 1.发生静电感应的导体，当感应电荷产生的发生静电感应的导体，当感应电荷产生的电场电场EE和原电场和原电场 E E在导体内叠加为零，即在导体内叠加为零，即E=EE=E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状时，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。态叫静电平衡状态。 E E合合=E=E外外+E+E内内=0 =0 E =0 合合 E E E E E 2.2.静电平衡的特点静电平衡的特点 (1)(1)处于静电平衡状态下的导体，内部的场处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。强处处为零。 (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

6、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)导体内部无电场线分布，外表面处场强导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。方向必跟该点的表面垂直。 地球是一个极大的导体，可以认为处于地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。我们可以选大地做零电势体的一个原因。 三三. .导体上的电荷分布：导体上的电荷分布： 法拉第圆筒实验 1.1.静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面分布在外表面. . 2.2.处于静

7、电平衡状态的导体，在导体的外处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面尖端电荷分布密度大（即单位面积电表面尖端电荷分布密度大（即单位面积电荷量多），故尖端电场强度大，而凹陷的荷量多），故尖端电场强度大，而凹陷的位置几乎没有电荷。位置几乎没有电荷。 四四. .尖端放电尖端放电 1.1.导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气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剧烈的运动，中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，即使分子中的正负电荷分把空气中的气体分子撞散，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。离，这个现象叫做

8、空气的电离。 2.2.那些所带电荷与导体尖端那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。尖端放电。 3.3.应用：避雷针是利用尖端应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。放电避免雷击的一种设施。 避雷针避雷针 高压设备高压设备 1. 1.避免：尖端放电会使避免：尖端放电会使高压设备上电能损失，高压设备上电能损失，故高压设备导体的表面故高压设备导体的表面都是非常光滑。都是非常光滑。 2. 2.现象：夜间高压线现象

9、：夜间高压线周围出现的绿色光晕，周围出现的绿色光晕，俗称电晕，是一种微俗称电晕，是一种微弱的尖端放电。弱的尖端放电。 思考思考 把一只小鸟把一只小鸟放入一个用金属放入一个用金属网制成的鸟笼中网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入，再把鸟笼放入高压电场中，鸟高压电场中，鸟会安然无恙吗？会安然无恙吗？ 20 让一个小孩子让一个小孩子站在金属网罩站在金属网罩中，给金属网中，给金属网罩通以罩通以50kv的的高压电，小孩高压电，小孩子会不会有生子会不会有生命危险！命危险！ 2020/1/3 21 2020/1/3 22 五五. .静电屏蔽静电屏蔽 罩上金属网罩罩上金属网罩 导体球壳内导体球壳内( (或金属网罩或金

10、属网罩) )达到静电达到静电平衡后，内部场强处处为平衡后，内部场强处处为0 0，不受外部电，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。的影响，这种现象叫做静电屏蔽。 静电屏蔽实验静电屏蔽实验 静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用 1.1.电学仪器和电子设备外面的金属罩，通电学仪器和电子设备外面的金属罩，通讯电缆外面所包的一层铅皮，可以防止外讯电缆外面所包的一层铅皮，可以防止外电场的干扰；电场的干扰； 静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用 2.2.电力工人高压带电作业，全身穿戴金属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

11、对人丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。 静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用 3.3.三条输电线的上方还有两条导线，与大三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。线屏蔽起来，免遭雷击。 科学漫步科学漫步 静电屏蔽的两种情况及本质静电屏蔽的两种情况及本质 1.1.屏蔽外电场屏蔽外电场 ?E?E外电场外电场 空腔导体屏蔽外电场空腔导体屏蔽外电场 空腔导体可以屏蔽外电场空腔导体可以屏蔽外电场, , 使空腔内物体使空腔内物体不受外电场影响不受外电场影响.

12、. 现象：由于静电感应，验电器箔片张现象：由于静电感应，验电器箔片张开如图甲开如图甲; 将验电器放入导体网罩内部将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，如图乙，即外部电后验电器箔片不张开，如图乙，即外部电场影响不到导体内部场影响不到导体内部 本质：是静电感应，导体外表面感应电本质：是静电感应，导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零加结果为零 2.2.屏蔽腔内电场屏蔽腔内电场 a. a.如图甲如图甲, ,导体壳没有接地时导体壳没有接地时处于内部电场中，达到静电平处于内部电场中，达到静电平衡，导体壳内外表面出现等量衡，导体壳内外表面出

13、现等量异种电荷，空间电场的电场线异种电荷，空间电场的电场线起于场源正电荷，终于导体壳起于场源正电荷，终于导体壳内表面负电荷，再起于导体壳内表面负电荷，再起于导体壳外表面正电荷，终于无穷远，外表面正电荷，终于无穷远，壳内外表面之间场强处处为零壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零。，壳外场强不为零。 b. b.导体壳接地后，如图乙所示导体壳接地后，如图乙所示，导体壳外的正电荷被大地负电，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的另荷中和，正电荷出现在地球的另一端无穷远处，空间电场起于场一端无穷远处，空间电场起于场源正电荷终于导体壳内表面负电源正电荷终于导体壳内表面负电荷，导体壳内外

14、表面之间及导体荷，导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零，导体外部空外部场强处处为零，导体外部空间不受内部电场影响间不受内部电场影响 本质：仍然是静电感应，导体内本质：仍然是静电感应，导体内表面感应电荷与壳内电场在导体表面感应电荷与壳内电场在导体壳表面以外空间叠加结果为零壳表面以外空间叠加结果为零 例题例题1.1.下图中下图中P P是一个带电体，是一个带电体，N N是一个不带电是一个不带电的金属空腔，在下列情况下，放在绝缘板上的的金属空腔，在下列情况下，放在绝缘板上的小纸屑小纸屑( (图中图中S S) )不会被吸引的有不会被吸引的有( ( AD AD ) ) 例例2 2：如图所示，把原来不带电的金属球壳：如图所示，把原来不带电的金属球壳B B的的外表面接地，将一带正电的小球外表面接地，将一带正电的小球A A从小孔中放从小孔中放入球壳内，但不于入球壳内，但不于B B发生接触，达到静电平衡发生接触，达到静电平衡后，则后，则( ) ( ) CD CD A. BA. B的空腔内电场强度为零的空腔内电场强度为零 B. BB. B不带电不带电 C. BC. B的内外表面电势相等的内外表面电势相等 A B D. BD. B带负电带负电 1.1.金属网罩和金属球