第七节静电现象的应用ppt.ppt

静电现象的应用怀仁一中高二物理组 2 金属导体的微观结构如何 3 将金属导体放入电场中自由电子怎样移动 思考 点击图片 1 电场的重要性质是什么 静电感应现象 放入电场中的导体 其内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 致使导体的两端分别出现等量的正 负电荷 这种现象叫静电感应现象 静电平衡状态 思考 a 电子的聚集会出现怎样的结果 b 电子是否会永远这样定向运动下去 c 最终会出现怎样的现象 发生静电感应时 导体内的自由电子不再发生定向移动的状态 导体达到了静电平衡状态 思考 静电平衡的条件是什么 处于静电平衡的导体有两种 处于电场中的原来不带电的导体孤立的带电导体 2 静电平衡状态下导体的特点 A 场强的特点 处于静电平衡状态下的导体 内部的场强处处为零 导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直 B 电势的特点 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 例1 如图 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为R的某点 当达到静电平衡时 棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大小为多大 巩固练习 3 导体上的电荷的分布 法拉第圆筒实验 1 由实验现象能得到什么结论 为什么 思考 结论 带电导体内部没有净电荷 其净电荷只分布在外表面 2 带电导体的电荷是否均匀分布在导体的外表面 越尖锐的地方电荷越多 电荷密度越大 外部场强也越强 凹陷的地方几乎没有电荷 静电平衡时 导体上电荷分布特点事例图 导体尖端的电荷密度很大 附近的电场特别强 它会导致一个重要的后果 就是尖端放电 三 尖端放电 尖端放电的应用 避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施尖端放电的防止 电能损失 高压设备中导体的表面应该尽量光滑 静电屏蔽 具有空腔的金属导体在静电平衡状态下 不仅导体内部场强为零 而且腔内场强也为零 因而置于腔内的物体不受外界电场的影响 这种作用叫静电屏蔽 知识扩展 1 空腔导体在外电场中处于静电平衡 其内部场强总等于零 因此外电场不可能对其内部空间发生任何影响 2 空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽 空腔导体接地的屏蔽为全屏蔽若空腔导体导体内有带电体 在静电平衡时 它的内表面将产生异号的感生电荷 如果外壳不接地则外表面会产生与内部带电体同号的感生电荷 此时感应电荷的电场将对外界产生影响 这时空腔导体只能对外电场屏蔽 却不能屏蔽内部带电体对外界的影响 所以叫外屏蔽 如果外壳接地 外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地 外界对壳内无法影响 内部带电体对外界的影响也随之而消除 所以这种屏蔽较全屏蔽定义延伸 为了避免外界电场对仪器设备的影响 或者为了避免电气设备的电场对外界的影响 用一个空腔导体把外电场遮住 使其内部不受影响 也不使电气设备对外界产生影响 这就叫做静电屏蔽 3 静电屏蔽的应用 电子仪器设备外面的金属罩 通讯电缆外面包的铅皮等等都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施 总之 在静电平衡状态下 无论是空心导体还是实心导体 不论导体本身带电多少 导体必定为等势体 其内部场强为零 这是静电屏蔽的理论基础 封闭导体壳无论接地与否 内部电场不受壳外电荷与电场的影响 接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响 这种现象也叫静电屏蔽 总结 尖端放电演示实验 应用 避雷针 四 静电屏蔽 静电屏蔽的应用 静电屏蔽的应用 轻松练习 1 当导体达到静电平衡时 场强方面的特征是 A 外电场E0消失B 感应电荷产生的电场E 为零C 导体内部的合场强E为零D 导体表面和内部的合场强均为零 C 2 将原来不带电的绝缘导体B移近带负电的绝缘导体A 如1 93所示 以下说法正确的是 A 导体B上各点的场强大小相等B 导体A内部的场强一定为零C 导体B的左端电势比右端电势高D 导体B上的感应电荷在它的C点所形成的场强一定不为零 解析 A错 导体B上内部各点的场强大小为零 但是外部场强大小不相等B对 导体A内部的场强一定为零 因为电荷分布在外表C错 导体B的左端电势和右端电势一样高 是等势体D对 导体B上的感应电荷在它的C点所形成的场强一定不为零 因为它和A的电场合场强叠加为零 3 把原来不带电的金属球壳B的外表面接地 将一个带正电的小球A从小孔中放入球壳内 但不与B发生接触 达到静电平衡后 则 A 球壳B的空腔中场强处处为零 B 球壳B不带电 C 球壳B的内 外表面电势相等 D 球壳B的电势为零 解析 A错 空腔内部电场不为零 B错 球壳内表面由于静电感应 要带负电荷 C对 处于静电平衡状态的导体 是个等势体 其上电势处处相等 D对 通常以大地为零电势 由于球壳与大地