静电感应现象的应用

关于静电感应现象的应用一、静电感应现象

1、静电感应现象:导体中的自由电荷由于受到外电场的作用而重新分布的现象叫静电感应现象.____++++++++++++++第2页,共34页，2024年2月25日，星期天思考（1）将金属导体放入电场中,导体内的自由电子怎样移动？（4）最终会出现怎样的现象？

E（3）电子的积聚会出现怎样的结果？（2）自由电子会在什么地方积聚？第3页,共34页，2024年2月25日，星期天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.第4页,共34页，2024年2月25日，星期天--------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.感应电荷.感应电场第5页,共34页，2024年2月25日，星期天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.第6页,共34页，2024年2月25日，星期天

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＋－－＋第7页,共34页，2024年2月25日，星期天2、静电平衡状态:导体表面和内部电荷停止定向移动的状态。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，表面是一个等势面第8页,共34页，2024年2月25日，星期天思考：导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？++++++++--------E第9页,共34页，2024年2月25日，星期天++++++++--------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。第10页,共34页，2024年2月25日，星期天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第11页,共34页，2024年2月25日，星期天导体上电荷的分布法拉第圆筒实验初态：B带电，A不带电第12页,共34页，2024年2月25日，星期天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（4）电荷只能分布在外表面上，在导体的外表面，越尖锐的位置电荷密度越大，凹陷处几乎没有电荷。第13页,共34页，2024年2月25日，星期天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，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。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。第14页,共34页，2024年2月25日，星期天尖端放电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一种设施第15页,共34页，2024年2月25日，星期天避雷针第16页,共34页，2024年2月25日，星期天（1）避雷针的原理：带正（负）电的云层靠近避雷针时，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。（2）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3.避雷针第17页,共34页，2024年2月25日，星期天尖端放电的应用：避雷针第18页,共34页，2024年2月25日，星期天尖端放电导体尖端电荷密度大尖端周围电场强空气中残留带电粒子剧烈运动空气电离正负电荷奔向异种电荷尖端失去电荷尖端放电应用:避雷针第19页,共34页，2024年2月25日，星期天------+++++++

思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗?静电屏蔽:静电平衡时,空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象.不会因为导体壳内部合场强为零.静电屏蔽第20页,共34页，2024年2月25日，星期天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场强为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽，其内部区域不受外电场影响对内静电屏蔽第21页,共34页，2024年2月25日，星期天静电屏蔽的另一种形式金属罩接地后，地上的自由电子，沿导线向上移动，把金属罩外部的正电荷中和，结果，小球的电场被控制在金属罩的内部，外部不再受影响。第22页,共34页，2024年2月25日，星期天当空腔接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用，外部不再受腔内电场的影响对外静电屏蔽第23页,共34页，2024年2月25日，星期天例1.在图所示的实验中，验电器的金属箔会张开的是：（）QQQABC金属网绝缘底座地面BA图属于内屏蔽，C图属于外屏蔽。注意观察：B图和C图不同。金属网罩一个接地，一个不接地。第24页,共34页，2024年2月25日，星期天静电平衡的应用：静电屏蔽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。第25页,共34页，2024年2月25日，星期天3、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，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。静电屏蔽的应用第26页,共34页，2024年2月25日，星期天1．关于静电平衡，下列说法中正确的是A．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B．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C．绝缘体也有静电平衡状态D．达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面ABD课堂小练第27页,共34页，2024年2月25日，星期天2．具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷，下面中的四个图画出了其空间电场的电场线情况，符合实际情况的是()Ｄ第28页,共34页，2024年2月25日，星期天3．为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球放入腔中，当静电平衡时，图中A、B、C三点的场强E和电势φ的关系是：（)·QABcD第29页,共34页，2024年2月25日，星期天4：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？感应电荷在球心的场强多大？方向如何？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第30页,共34页，2024年2月25日，星期天5：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·方向水平向左第31页,共34页，2024年2月25日，星期天6.如图所示，一个原来不带电的中空金属球壳，上开一个小孔，若将一个带负电的小球放入且不与球壳接触，则球壳外表面带______电，内表面带______电；若用手接触一下球壳后球壳内表面带______电，外表面______；正负正不带电第32页,共34页，2024年2月25日，星期天3．避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地B．避