静电现象的应用

7、静电现象的应用1、静电感应

把一个不带电的金属导体放到场强为E0的中电场，由于导体内的自由电子受电场力作用而做定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。静电平衡状态下导体的电场E0ABCD--------0E2.静电平衡---------1、导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动.E'E'E'2、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---E'----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：导体中无电荷定向移动的状态,就叫静电平衡状态.静电平衡

发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E`和原电场E在导体内叠加为零，即E`=E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。E＋－－－－＋＋＋E`E－－－＋＋＋＋＋＋－－－E合=0＋－－＋3、处于静电平衡状态导体的特点：（1）导体内部的场强处处为零（2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面思考：导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？++++++++--------E++++++++--------E

结论：导体处于静电平衡状态时，其外部表面附近任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。3、处于静电平衡状态导体的特点：（1）导体内部的场强处处为零（2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面（3）导体外部电场线与导体表面垂直地球是个大等势体，常被选为零势面例1：如图所示接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电量为Q，到球心的距离为r，该点电荷的电场在球心的场强等于多少？QRrA注意：E、E`和E合的区别E由外电场决定，E`=E，E合=0oE是点电荷Q产生的电场（即外电场），E`是感应电荷产生的电场（附加场），E合是两个电场叠加后的合电场AB例2：如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不于B发生接触，达到静电平衡后，则：A、B的空腔内电场强度为零B、B不带电C、B的内外表面电势相等D、B带负电B的外部电场强度为零吗？注意：（1）用导线把导体接地或用手触摸导体时，可把导体和地球看成一个大导体（2）一般取无穷远处或大地的电势为零。练习1：带电量分别为+Q和-Q的两个点电荷相距为r，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，感应电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小为多大？方向怎样？+Q-QO·方向水平向左法拉第圆筒实验:12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.导体上电荷的分布法拉第圆筒实验:12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.法拉第圆筒实验:12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.静电平衡时导体上电荷的分布的特点（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面（2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷思考：电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？均匀球形导体尖端放电尖端放电的原理是什么？导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，空气中的带电微粒在电场力的作用下剧烈运动会把空气分子撞“散”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。尖端放电的原理有何应用？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。这个现象叫尖端放电。避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施应用：避雷针②两种屏蔽屏蔽外部电场使其不影响内部屏蔽内部电场使其不影响外部

（空腔导体接地）

静电屏蔽的事例+思考:用金属网罩将验电器罩住,会怎样呢?

+思考:用金属网罩将验电器罩住,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.静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用思考: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的衣，帽，鞋，手套等。

7.静电现象的应用一、静电平衡状态下导体的电场1、静电平衡状态电场中的导体，内部自由电子不再定向移动2、静电平衡状态的特征(1)内部的场强处处为零(2)整个导体是个等势体，它的表面是个等势面(3)导体外部电场线与导体表面垂直二、导体上电荷的分布(1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面(2)在导体表面，越尖锐的地方，电荷密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。三、尖端放电(1)尖端放电(2)应用:避雷针防止:高压设备中导体的表面应该尽量光滑.四、静电屏蔽(1)空腔导体屏蔽外部电场使其不影响内部(2)空腔导体屏蔽内部电场使其不影响外部--接地练习

当导