1、7 7、静电现象的应用、静电现象的应用一、静电平衡的特点一、静电平衡的特点1、导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。、导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。导体表面，越尖锐的位置，电荷密度越大。导体表面，越尖锐的位置，电荷密度越大。2、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。的表面是个等势面。（地球是个等势体）（地球是个等势体）3、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。1 1、静电感应、静电感应 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
2、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。E0ABCD-0E-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、导体两端出现感应导体两端出现感应电荷电荷,感应电荷在导体中感应电荷在导体中中产生反方向的附加场中产生反方向的附加场.0E-E-3 3、感应电荷的电场增到、感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内与外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷的合场强为零。自由电荷的定向移动停止定向移动停止 .0E-E=04 4、静电平衡：导体、静
3、电平衡：导体中无电荷定向移动中无电荷定向移动的状态的状态,就叫静电平就叫静电平衡状态衡状态.静电平衡静电平衡 发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场加电场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。EEEE合=0处于静电平衡状态导体是一个等势体，处于静电平衡状态导体是一个等势体，表面是一个等势面表面是一个等势面BABAABqqUW0)(EE合=0+-E 结论结论：导体处于静电平衡状态时，导体处于静电
4、平衡状态时，其表面任一点场强方向跟该点表面垂其表面任一点场强方向跟该点表面垂直。直。3 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）导体内部的）导体内部的场强处处为零场强处处为零（2 2）整个导体是一个）整个导体是一个等势体等势体，表面是一个，表面是一个等等势面势面（3 3）导体外部）导体外部电场线与导体表面垂直电场线与导体表面垂直注意：注意：（1 1）用导线把导体接地或用手触摸导体时，）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可把导体和地球看成一个大导体（2 2）一般取无穷远处或大地的电势为零。）一般取无穷远处或大地的电势为零。尖端放电尖端放
5、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解释实验现象解释实验现象-+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,空心导体壳可保护其空心导体壳可保护其 内部区域不受外电场影响内部区域不受外电场影响 的现象的现象.不会不会 因为导体壳因为导体壳内部合场强为零内部合场强为零.+思考思考:用金属网罩将验电器罩住用金属网罩将验电器罩住,会怎样呢会怎样呢?该现象表
6、明该现象表明金属网罩金属网罩也能起到静电屏也能起到静电屏蔽作用蔽作用.应用：避雷针应用：避雷针2、静电屏蔽现象、静电屏蔽现象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 练习练习1 1关于静电平衡，下列说法中正确关于静电平衡，下列说法中正确的是的是 A A当导体达到静电平衡时，导体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上任意两点间的电势一定相等 B B当导体达到静电平衡时，其外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表面附近的电场方向一定与导体的表面垂直垂直 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，电荷分布在达到静电平
7、衡时，电荷分布在导体的外表面导体的外表面A B D例例1 1：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？电荷的电场在球心的场强等于多少？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合合的区别的区别E E由外电场决定，由外电场决定，E=EE=E，E E合合=0=0o金属球电荷的金属球电荷的分布怎样？分布怎样？法拉第圆筒法拉第圆筒实验实验12导体导体内部没有电荷内部没有电荷，电荷只分
8、布在，电荷只分布在导体的导体的外表面外表面（2 2）在导体表面，）在导体表面，越尖锐越尖锐的位置，电荷的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大，密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷凹陷的位置几乎没有电荷的位置几乎没有电荷静电平衡时导体上电荷的分布的特点静电平衡时导体上电荷的分布的特点（1 1）导体）导体内部没有电荷内部没有电荷，电荷只分布在，电荷只分布在导体的导体的外表面外表面（2 2）在导体表面，）在导体表面，越尖锐越尖锐的位置，电荷的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大，密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷凹陷的位置几乎没有电荷的位置几乎没有电荷 练习练习2 2：有一绝缘空心金属球有一绝缘空
9、心金属球A A，带有，带有4 410106 6C C的正电荷，的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球一个有绝缘柄的金属小球B B，带有，带有2 210106 6C C的负电的负电荷，若把荷，若把B B球跟球跟A A球的内壁相接触，如图所示，球的内壁相接触，如图所示，则则B B球上电量为球上电量为C C，A A球上电荷量为球上电荷量为C C，分布在。分布在。0 02X102X10-6-6外表面外表面AB例例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发生接触，
10、达到静电平衡发生接触，达到静电平衡后，则：后，则：A、B的空腔内电场强度为零的空腔内电场强度为零B、B不带电不带电C、B的内外表面电势相等的内外表面电势相等D、B带负电带负电B的外部电场强度为零吗？的外部电场强度为零吗？本节主要学了以下几个问题：本节主要学了以下几个问题：1 1静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场 学习了静电平衡、静电平衡状态的概念，知道静电平学习了静电平衡、静电平衡状态的概念，知道静电平衡的条件是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导衡的条件是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导体的特点体的特点 2 2导体上电荷的分布导体上电荷的分布 （1 1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。（2 2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。3 3尖端放电尖端放电 了解了尖端放电现象及其应用。了解了尖端放电现象及其应用。
