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文档简介

静电现象的应用 e 置于电场中的导体 自由电荷受电场力作用 将发生定向移动 一 静电平衡状态下导体的电场 e 在导体两端 积聚等量异种电荷 即静电感应现象 e 感应电荷在导体内部产生电场e 与原电场叠加 只要内部合场强不为零 自由电子就会继续做定向移动 e e 当内部合场强为零时 即e e时 电荷不再发生定向移动 e e e e内 0 静电平衡 导体内部合场强为零时 e e 电荷不再发生定向移动 静电平衡状态下的导体特点 1 导体内部合场强处处为零若不为零会出现何现象 2 导体是等势体 各点 相等 表面为等势面为什么会如此 导体内部 表面移动电荷 电场力不做功 各点电势相等3 导体外部表面场强方向与该点的表面垂直导体表面是等势面 跟电场线垂直假如不是这样 场强就会有一个沿导体表面的分量 导体上的自由电子就会发生定向移动 这就不是静电平衡状态了 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 这是我们可以选大地做零电势体的一个原因 例1 长为l的导体棒原来不带电 现将一带电量为 q的点电荷放在距棒左端r处 如图 当棒达到静电平衡后 棒上感应电荷在棒内终点p处产生的场强大小等于 方向 例2 在孤立点电荷 q的电场中 金属园盘处于静电平衡状态 1 盘内m点与o点场强关系 2 盘上感应电荷在o点处场强大小和方向 二 静电平衡时导体上电荷的分布 现象 甲 a的箔片张角逐渐增大乙 a的箔片始终没有张开 结论 导体内部没有电荷 电荷分布在导体的外表面导体表面越尖锐的位置电荷越密集 凹陷的位置几乎没有电荷 为什么 法拉第圆筒实验 1 空气的电离 强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离 2 尖端放电 在强电场作用下 物体尖端部分发生的一种放电现象称为尖端放电 在强电场作用下 物体曲率大的地方 如尖锐 细小的顶端 弯曲很厉害处 附近 电荷密集 电场强度剧增 致使尖端附近空气电离而产生气体放电的现象 三 尖端放电 尖端放电 导体尖端电荷密度大 尖端周围电场强 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 四 静电屏蔽 1 屏蔽外电场 静电屏蔽 导体壳 金属网罩 能保护它所包围的区域 使这个区域不受外电场的影响 本质 是静电感应 导体外表面感应电荷与外电场在导体内部场强的叠加结果为零 2 屏蔽内电场 如右图 导体处于电场中 达到静电平衡 导体壳内外表面出现等量异种电荷 空间电场的电场线起于场源正电荷 终于导体壳内表面负电荷 再起于导体壳外表面正电荷 终于无穷远 壳内外表面之间场强处处为零 壳外场强不为零 2 屏蔽内电场 b 导体壳接地后 如右图所示 导体壳外的正电荷被大地负电荷中和 正电荷出现在地球的另一端无穷远处 空间电场起于场源正电荷终于导体壳内表面负电荷 导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零 导体外部空间不受内部电场影响 注意 此时可以把导体合大地看做是一个导体 所以
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