电场中的导体静电屏蔽.ppt

第三节 电场中的导体 (静电屏蔽现象) 第四节 电势差 电势 电势能,电场中的导体 1、静电感应： 将不带电的导体ABCD放到场强为E的电场中，导体内的自由电子受到电场力作用，将向着场强相反方向运动，在导体AB、CD面上将出现负、正电荷。如图所示，我们把导体仙自由电子在外电场作用下重新分布的现象叫静电感应现象。(演示1),2、静电感应过程分析 由于导体AB面和CD面上再现了负、正电荷，使得导体内部形成了感应电荷的电场E（如图丙中虚线所示）。这个电场方向与外电场E0的方向相反，叠加后使导体内电场减弱，直至导体内部合场强E0，导体内的自由电荷不再做定向移动（如图丁所示） (演示2),3、静电平衡状态： 导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态，叫做静电平衡状态。 4、静电平衡的条件： 导体处于静电平衡时，内部场强处处为零。导体表面场强不为零，表面场强与表面垂直。,5、静电平衡导体上的电荷分布： 法拉第圆筒实验：(演示1) (演示2) (演示3) (演示4) (演示5) 实验结论： 处于静电平衡状态的带电导体，电荷分布在导体外表面上。 外部的实质是导体突起的部分。 内部的实质是导体凹进部分。,6、静电屏蔽： 处于静电平衡导体，内部场强处处为零。将实习导体挖空变为球壳，壳内场强处处为零。这样导体壳可以保护它包围的区域不受外部电场的影响，这种现象叫静电屏蔽。空腔导体或金属网罩(无论接地否)可以把外部电场遮住，其内部不受外电场影响，接地的空腔导体或金属还可以使外部不受内部带电体电场的影响，这种屏蔽叫做内外屏蔽。,静电屏蔽的重要应用： 电学仪器和电子设备外部均有金属网罩，通讯电缆外面包一层铅皮，或有一层金属网线均可防止外电场的干扰。 电力工人高压带电作业时，全身穿戴金属网制成的衣帽、手套、鞋子可以对人起到电屏蔽作用，使工人安全作业。(演示1),练习：,1、如图，在真空中把绝缘导体向带负电的小球缓慢地靠近(不相碰)，则下列选项中正确的是：,A、B端的感应电荷越来越多 B、导体内的场强越来越大 C、感应电荷在M点产生的场强大于N点产生的场强。 D、感应电荷在M点产生的场强和在N点产生的场强相等。 答案：AC,2、如图，把一个带正电的小球A，放入带绝缘支架不带电的空心球壳B内，但不与B内壁接触，达到静电平衡后，下述说法正确的是：,A、球壳B内空腔处处场强为零 B、球壳B外部空间处处场强为零 C、球壳B表面不带电 D、若球壳B接地则其带负电。 答案：D,第四节 电势差 电势 电势能,一 电场力作功的特点 1、重力做功的特点、重力做功与重力势能变化的关系 重力做功与所经路径无关，只由初、末位置的相对高度决定。 减小 增大,2、电场力做功的特点 已知：E、，ABBC 求由ABC W1？ 由AC W2？,解：,结论：W电只由初、末位置决定与所经路径无关。 凡是做功具有上述特点的力称为保守力。 高中学到的保守力：重力、电场力、弹性力、分子力。,二、电场力做功与电势差 1、电场力做功： W=UIt=Uq WAB=UABq,2、电势差：,定义： 电荷Q在电场中由一点移到另一点时，电场所做的功W与电荷Q的比值，叫做这两点的电势差也叫电压。数值上等于移动单位电量电荷电场力所做的功。 单位： 理解注意： UAB反映的是电场能性质与WAB和移动的电荷Q无关，只由电场中的A、B决定。 UAB的大小与零势点的选择无关。,三、电势,定义：电场中某点对零势点的电势差，为该点的电势，用U表示。 数值上等于将单位电量从电场中该点移至零势点电场力所做的功。 例：电场中A点的电势为15V，其意义为将1C的电荷从A点移至到零势点，电场力做功为15J。,2、计算公式：,点电荷：,r为所研究点到场源电荷间的距离； Q为场源电荷的电量。,匀强电场：,3、理解注意： 电势是表示电场能性质的物理量，只由电场位置决定。 电势是标量，正、负表示电势的高低。 电势的高低与零势点位置有关。电势差的大小与零势点位置无关。点电荷电场以无穷远处为零势点；大地为零势点，任何接地处均为零势点。 电势迭加，求和用代数法。,练习答案： 甲：UDUA=UB=0UC 乙：UC =UD U0 UA=UB,练习： 如图,甲为等量异种电荷，乙为正的等量同种电荷。AB为两电荷连线是中垂线，OA=OB=OC=OD。试比较ABCD的电势。,4、电势正向和高低的判定的方法 点电荷形成的电场：正电荷形成的电场中，各点电势均为正。(含置于其中的导体)；负电荷形成的电场中各点电势均为负(含置于电场中的导体)。 匀强电场中各点电势正负判定，视零势面的确定而定。 若以负极板A为零势面，则电场中各点电势均为正。 若以正极板B为零势面，则电场中各点电势均为负。 若以场中一面C为零势面，则此面以上场中各点电势为正，此面以下场中各点电势为负。,电场中各点电势高低的判定方法： 沿电场强度方向是电势降低最快的方向。,四、电场力做功与电势能,1、电势能： 电荷在电场中各点具有的势能用字母表示 公式：=Uq 意义：电荷在电场中某点具有电势能在数值上等于将电荷移到零势能点电场力做的功。 2、电势能正负的判定 利用符号法则来判定：=U