静电平衡与静电屏蔽

1、静电平衡与静电屏蔽第1页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四第2页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四1电场的重要性质是什么？ 答：对放入其中的电荷有力的作用。2导体的重要特征（或说导体导电的原因）是 什么？ 答：导体内部有大量自由电荷。3把不带电金属导体放入电场中，会发生什么现象? 答:静电感应【复习提问】第3页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四放在电场中的导体会发生什么现象？外电场力作用自由电子开始定向移动导体两端出现感应电荷感应场强越来越大合场强越来越小合场强为0时自由电子停止定向移动演示实验第4页，共18页，2022年，5月20日

2、，2点56分，星期四一、静电平衡1. 静电平衡：导体中（包括表面）没有电 荷的定向移动的状态，叫做静电平衡。问题：电子的定向移动能否持续不断地进行下去？第5页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四2.静电平衡特点 （1）导体处于静电平衡状态时，内部场强处处为零。 （2）静电平衡状态时的导体，电荷只分布在导体的外表面上 ，导体的内部不可能存在有电荷这个特点可以用法拉第圆筒实验来验证法拉第圆筒实验第6页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四（3）处于静电平衡状态的导体表面上任一点场强方向与该点表面垂直。可用反证法证明，若不垂直，沿表面有切向分量，电荷将发生定向移动。

3、 证明（4）处于静电平衡状态导体是个等势体。导体表面是等势，沿导体表面移动电荷，电场力与表面切向垂直，电场力做功为零。 所以电势差为零，表面是等势面。内部处处E=0，任两点间移动电荷，电场力为零，任两点等势，所以是等势体。第7页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四二、静电屏蔽 演示实验1静电屏蔽：导体壳或金属网罩（无论接地与否）可以把外部电场遮住，使其内部不受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽2解释：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，将导体挖空，变成一个导体壳，壳内的场强仍处处为零，金属网罩可以起到导体壳的作用，所以能使导体壳内或金属网罩内的区域不受外部电场的影响第8

4、页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四解释现象：带电鸟笼中的鸟为什么安然无恙？因为金属网罩屏蔽了外部的电场，网罩内部没有电场，也不带电，所以鸟能安然无恙。第9页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四特别注意： 利用静电屏蔽装置屏蔽外部的电场时，金属外壳接地与不接地都可以起到效果。 但是，利用静电屏蔽装置屏蔽内部的电场时，金属外壳必须接地，否则起不到屏蔽的效果。演示实验第10页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四3静电屏蔽的应用（1）电学仪器和电子设备外面的金属罩，通讯电缆外面包的一层铅皮，可以防止外电场的干扰（2）电力工人高压带电作业，全身穿

5、戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业第11页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四 课堂练习题： 一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场的分布是下图中的（ ）思考：上题中，若将金属球的外壳接地，则其电场的分布是（ ）BD第12页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四1静电平衡状态： 导体中（包括表面）没有电荷定向运动的状态。 基本特征：处于静电平衡状态的导体，内部场强处 处为零；电荷只分布在导体的外表面。 注意：这里的“场强”，指的是合场强。2静电屏蔽： 导体壳或金属网罩可以把外部电场遮住，使其内部不受外电

6、场的影响 接地的导体壳或金属网罩可以把内部的电场遮住，使外部不受内电场的影响。课堂小结第13页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四 导体自身带电处于静电平衡，下列说法中正确的是（ ）A.导体内部处处场强为零B.表面处场强不为零,曲率半径小的地方场强大C.电荷只分布在外表面，电场线一定和外表面处处垂直D.电场线在导体处中断第14页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四课外思考:下图中的C验电器张开吗？为什么?BAC第15页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四例、长为L的导体棒原来不带电，将一带电量为q的点电荷放在距棒左端R处，如图所示，当达到静电平衡后棒上感应的电荷 在棒内中点处产生的场强的大小 等于 方向： +qRL（向左）即指向点电荷第16页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四谢谢大家！再见！第17页，共18页，2022年，5月20日，2点56分，星期四证明：处于静电平衡状态的导体，表面上任一点的场强方向与该点表面垂直。证：图示，假如表面的场强方向与该点的表面不垂直，则沿表面有场强的切向分量Ef