第七节静电现象的应用

1、7 7静电现象的应用静电现象的应用1、什么是静电感应现象？、什么是静电感应现象？2、静电感应现象的实质是什么？、静电感应现象的实质是什么？ 放入电场中的导体，其内放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场力的作用部的自由电子在电场力的作用下向电场的反方向作定向移动，下向电场的反方向作定向移动，致使导体的两端分别出现等量致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷。这种现象叫静的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。电感应现象。 把不带电的金属导体把不带电的金属导体ABCDABCD放到电场强度为放到电场强度为E E0 0的电场中，结果如何呢？的电场中，结果如何呢？ -0E-1 1、导体中自由电荷、导体中自

2、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与原电场反向的中产生与原电场反向的感应电场感应电场. .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. . 发生静电感应的导体，当感应电荷产生的电发生静电感应的导体，当

3、感应电荷产生的电场场E E和原电场和原电场E E在导体内叠加为零，自由电子停止在导体内叠加为零，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。定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。EEEE合=0一、静电平衡一、静电平衡静电平衡的特点静电平衡的特点1 1、处于静电平衡状态下的导体，、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处内部的场强处处为零为零。2 2、处于静电平衡状态的、处于静电平衡状态的整个导体是个等势体整个导体是个等势体，它，它的表面是个等势面。的表面是个等势面。地球是一个极大的导体，可以认为处于静电地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我

4、们可以选平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。大地做零电势体的一个原因。3 3、导体外表面处场强方向必跟该点的表面、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直垂直。 练习练习 当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是：当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是：( )( ) A. A.外电场外电场E E0 0消失。消失。 B.B.感应电荷产生的电场感应电荷产生的电场E E为零。为零。 C.C.导体内部合场强导体内部合场强E E内内 = = E E0 0 + E+ E=0=0。 D.D.导体表面和内部场强均为零。导体表面和内部场强均为零。C C法拉第圆筒实验结论结论:

5、: 平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面. .二、导体上的电荷分布：二、导体上的电荷分布：思考：思考：电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？均匀球形导体均匀球形导体视频：用金属网来验证电荷分布在外表面视频：用金属网来验证电荷分布在外表面三、三、尖端放电尖端放电尖端放电的原理是什么？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，会把空气分子强，会把空气分子“撕裂撕裂”，使分子中的正负电荷分离，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。这种现

6、象叫电离。尖端放电的原理有何应用？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异种电荷，相互吸引离子，这些带电的粒子与导体尖端的异种电荷，相互吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这个现象叫尖端放电。而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，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避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施应用：避雷针应用：避雷针视频：闪电击中避雷针视频：闪电击中避雷针 湖北的武当山古建筑群湖北的武当山古建筑群是世界文化遗产之一，在是世界文化遗产之一，在武当山武当山主峰主

7、峰天柱峰上有一座天柱峰上有一座金殿金殿，是我国现存，是我国现存最大的最大的铜铸鎏金大殿。铜铸鎏金大殿。这座金殿最为奇特的是，每逢电闪雷这座金殿最为奇特的是，每逢电闪雷鸣的时候，火球会在金殿周围滚动，但霹雳却击不毁鸣的时候，火球会在金殿周围滚动，但霹雳却击不毁金殿；雨过天晴后，大金殿；雨过天晴后，大殿光彩夺目，像被洗过殿光彩夺目，像被洗过一样，这就是一样，这就是“雷火炼雷火炼殿殿”奇观奇观。后来，因金。后来，因金殿周围的一些建筑物常殿周围的一些建筑物常被雷击，金殿也被雷击，金殿也安装了安装了避雷设施避雷设施。此后，雷火。此后，雷火炼殿炼殿奇观消失奇观消失，没有水，没有水火的洗炼，火的洗炼，金殿的

8、色泽金殿的色泽也黯淡了许多也黯淡了许多闪电防护闪电防护雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则从四条原则一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中，所以人长得高还是端而被闪电直接击中，所以人长得高还是一件非常痛苦的事情一件非常痛苦的事情二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因因“跨步电压跨步电压”造成伤害所谓跨步电压造成伤害所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，如是雷击点附近，两点间很大的电位差，如若人的两脚分得很开，分别接触相距远的若人的两脚分得很开

9、，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害强电流通过人体使人受伤害第三是不可到孤立大树下和无避雷装置第三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶高举头顶第四是不要进水中，因水体导电好，易第四是不要进水中，因水体导电好，易遭雷击遭雷击总之，应当到较低处，双脚合拢地站立总之，应当到较低处，双脚合拢地站立或蹲下，以减少遭遇雷的机会或蹲下，以减少遭遇雷的机会闪电防护闪电防护四、静电屏蔽现象四、静电屏蔽现象点击有图，观看视频点击有图，观看视频动画模拟动画模拟-+ 思考思考

10、: :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 因为导体壳内部合场强为零因为导体壳内部合场强为零. .理论解释理论解释金属网罩对人的保护金属网罩对人的保护接地金属网罩对内电场接地金属网罩对内电场的屏蔽的屏蔽静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用电学仪器和电子设备外电学仪器和电子设备外面会有金属罩，通信电面会有金属罩，通信电缆外面包一层铅皮，可缆外面包一层铅皮，可以防止外电场的干扰以防止外电场的干扰 防静电屏蔽袋与防静电

11、袋相比除具有防防静电屏蔽袋与防静电袋相比除具有防静电功能外，还有电磁屏蔽功能，它由多静电功能外，还有电磁屏蔽功能，它由多层材料组成，通常是不透明层材料组成，通常是不透明 。其价格比防。其价格比防静电袋较高。可用于包装重要的静电敏感静电袋较高。可用于包装重要的静电敏感器件。器件。静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用电力工人电力工人高压带电高压带电作业时，作业时，全身穿戴全身穿戴金属丝网金属丝网制成的衣制成的衣帽手套鞋帽手套鞋子，可以子，可以对人体起对人体起到静电屏到静电屏蔽作用蔽作用点，坦克的身躯也就点，坦克的身躯也就成了一个接地的空成了一个接地的空心导体。根据物理心导体。根

12、据物理学上的静电屏蔽原学上的静电屏蔽原理，一个接地的空理，一个接地的空心导体，外界的电心导体，外界的电场不会影响腔内的场不会影响腔内的物体。因此坦克的物体。因此坦克的 钢铁壳体起了良好的屏蔽作用，使坦克内部的电场钢铁壳体起了良好的屏蔽作用，使坦克内部的电场强度减弱到人体能够承受的程度。强度减弱到人体能够承受的程度。现代主战坦克的车体、履带都是由钢铁制成现代主战坦克的车体、履带都是由钢铁制成的，其又宽又长的两条履带成了良好的接地的，其又宽又长的两条履带成了良好的接地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

13、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。 4 4静电屏蔽静电屏蔽 了解了静电屏蔽现象及其应用。了解了静电屏蔽现象及其应用。1 1

14、、如图所示在真空中把一导体、如图所示在真空中把一导体ABAB向带负电的小球向带负电的小球P P缓慢的靠近时，下列说法正确的是（缓慢的靠近时，下列说法正确的是（ ）A A、B B端的感应电荷越来越多端的感应电荷越来越多B B、导体内部场强越来越大、导体内部场强越来越大C C、导体的感应电荷在、导体的感应电荷在M M点产生的场强大于在点产生的场强大于在N N点产点产生的的场强生的的场强D D、导体的感应电荷在、导体的感应电荷在M M、N N两点产生的的场强相等两点产生的的场强相等MBANP2 2关于静电平衡，下列说法中正确的是关于静电平衡，下列说法中正确的是 ( )( ) A A当导体达到静电平衡

15、时，导体上任意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两点间的电势一定相等 B B当导体达到静电平衡时，其外表面附近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的电场方向一定与导体的表面垂直 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，电荷分布在导体的外达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面表面ABD3 3在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器器A A和一个带正电荷的空腔导体和一个带正电荷的空腔导体B B，下列实，下列实验方法中能使验电器箔片张开的是验方法中能使验电器箔片张开的是 ( )( )A A用取电棒用取电棒( (带绝缘柄的导体棒带绝缘柄的导体棒) )先跟先跟B B的的内壁接触一下后再跟内壁接触一下后再跟A A接触接触B B用取电棒先跟用取电棒先跟B B的外壁接触一下后再跟的外壁接触一下后再跟A A接触接触C C用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连，再把取电棒与分相连，再把取电棒与B B的内壁接触的内壁接触D D使验电器使验电器A A靠近靠近B BBCD4 4一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个不带电的空心金属球，在它的