静电感应现象的应用

1、ABC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, ,导体内的导体内的自由电子怎样移动？自由电子怎样移动？（4 4）最终会出现怎样的现象？）最终会出现怎样的现象？ E（3 3）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？（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？0E2.静电平衡静电平衡-1 1、导体中自由电荷、导体中自由电荷在电场力作用下将发在电场力作用下将发生定向移动生定向移动. .-EEE2 2、 导体两端出导体两端出现感应电荷现感应电荷, ,感应感应电荷在导体中中电荷在导体中中产生反方向的附产生反方向的附加场加场. .感应电荷感应电荷

2、. .感应电场感应电场0E-E-3 3、感应电荷的电、感应电荷的电场增到与外电场相场增到与外电场相等时，导体内合场等时，导体内合场强为零。自由电荷强为零。自由电荷的定向移动停止的定向移动停止 . . 静电平衡静电平衡 发生静电感应的导体，当感应电荷产生发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场的附加电场EE和原电场和原电场E E在导体内叠加为零在导体内叠加为零，即，即E=EE=E时，自由电子停止定向移动，这时，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。时导体所处的状态叫静电平衡状态。EEEE合=03 3、处于静电平衡状态导体的特点：、处于静电平衡状态导体的特点：（1 1）导体内

3、部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（2 2）整个导体是一个等势体，表）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面面是一个等势面思考思考：导体处于静电平衡状态时，导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？其表面场强能否如图所示？+-E+-E 结论结论：导体处于静电平衡状态导体处于静电平衡状态时，时，其外部表面附近任何一点的其外部表面附近任何一点的场强方向跟该点的表面垂直场强方向跟该点的表面垂直。处于静电平衡状态导体的特点：处于静电平衡状态导体的特点：（1 1）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（2 2）整个导体是一个等势体，表）整个导体是一个等势体，表 面是一个等势面面是一个

4、等势面（3 3）导体外部电场线与导体表面垂直）导体外部电场线与导体表面垂直法拉第圆筒法拉第圆筒实验实验初态初态：B B带电，带电，A A不带电不带电处于静电平衡状态导体的特点：处于静电平衡状态导体的特点：（1 1）导体内部的场强处处为零）导体内部的场强处处为零（2 2）整个导体是一个等势体，表）整个导体是一个等势体，表 面是一个等势面面是一个等势面（3 3）导体外部电场线与导体表面垂直）导体外部电场线与导体表面垂直（4）尖端放电尖端放电尖端放电的原理是什么？尖端放电的原理是什么？导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子电场特别强，会把

5、空气分子“撞散撞散”，使分，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端荷异号粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫尖端放电。这个现象叫尖端放电。尖端放电尖端放电尖端放电的原理有何应用？尖端放电的原理有何应用？避雷针是利用尖端放电避免雷击的避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施一

6、种设施（1 1）避雷针的原理：避雷针的原理：带正（负）电的带正（负）电的云层靠近避雷针时，因同种电荷相互云层靠近避雷针时，因同种电荷相互排斥，异种电荷相吸引，电子由大地排斥，异种电荷相吸引，电子由大地流向避雷针尖端（电子由避雷针尖端流向避雷针尖端（电子由避雷针尖端流向大地），避雷针上端留下异种电流向大地），避雷针上端留下异种电荷，当电荷积累到一定程度时，通过荷，当电荷积累到一定程度时，通过尖端放电，逐渐中和云层中的电荷。尖端放电，逐渐中和云层中的电荷。（2 2）为了更好的应用尖端放电原理中和云为了更好的应用尖端放电原理中和云层中的电荷，避雷针的上端做成几股针尖状层中的电荷，避雷针的上端做成几股

7、针尖状3.3.避雷针避雷针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-+ 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? ?静电屏蔽静电屏蔽: :静电平衡时静电平衡时, ,空心导体壳可保护空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象其内部区域不受外电场影响的现象. .不会不会 因为导体壳内部合场强为零因为导体壳内部合场强为零. .静电屏蔽静电屏蔽因场

8、源电荷产生的电场与导体球因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，场强为零，达到静电平衡状态，对内对内实现了屏蔽，其内部区域不实现了屏蔽，其内部区域不受外电场影响受外电场影响当空腔接地时，外表面的感应电荷当空腔接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失，将因接地传给地球，外部电场消失，对外对外起到屏蔽作用，起到屏蔽作用，QQQABCB超高压带电作业的工人穿戴的工作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。服，是用包含金属丝的织物制成的。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

9、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近的电场方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，电荷分布在导体的达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面外表面ABD2 2具有一定厚度的空心金属球壳的球心具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷，下面中的四个图位置处放一正电荷，下面中的四个图画出了其空间电场的电场线情况，符画出了其空间电场的电场线情况，符

10、合实际情况的是合实际情况的是( () )QABcCBACBAEEEA.CBACBAEEEB.CBACBAEEEC.CBABCAEEED.4 4：如图所示接地金属球：如图所示接地金属球A A的半径为的半径为R R，球外，球外点电荷的电量为点电荷的电量为Q Q，到球心的距离为，到球心的距离为r r，该点，该点电荷的电场在球心的场强等于多少？感应电电荷的电场在球心的场强等于多少？感应电荷在球心的场强多大？方向如何？荷在球心的场强多大？方向如何？QRrA方向沿QO指向O,rQkE感应电荷无关点电荷Q产生的场强与:解2EE注意：注意：E E、EE和和E E合合的的区别区别E E由外电场决定，由外电场决定

11、，E=EE=E，E E合合=0=0oE E是点电荷是点电荷Q Q产生的电场（即产生的电场（即外电场），外电场），EE是感应电荷产是感应电荷产生的电场（附加场），生的电场（附加场），E E合合是是两个电场叠加后的合电场两个电场叠加后的合电场5 5：带电量分别为：带电量分别为+Q+Q和和-Q-Q的两个点电荷相距的两个点电荷相距为为r r，在两点电荷之间放入一个不带电的导，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，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感应电荷在两点电荷连线中点O O处产生的场处产生的场强大小为多大？方向怎样？强大小为多大？方向怎

12、样？+Q-QOEEE 2212221rQ8kEEErQ4k)2r(QkEE解:方向水平向左方向水平向左3 3避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是A A云层中带的电荷被避雷针通过导线导入云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地大地B B避雷针的尖端向云层放电，中和了云层避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷中的电荷C C云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地的电荷被导入大地D D以上说法都不对以上说法都不对带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的静电，达到一定程度就向空应出与云层相反的静电，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷中放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击，击，AB例例2 2：如图所示，把原来不带电的