静电平衡与静电屏蔽

1、静电平衡与静电屏蔽静电平衡与静电屏蔽新课导入：新课导入：带电鸟笼里的鸟为什么安然无恙？带电鸟笼里的鸟为什么安然无恙？-0E电场中的导体电场中的导体:-1,导体中自由电荷在导体中自由电荷在电场力作用下将发生电场力作用下将发生定向移动定向移动.EEE2, 导体两端出现感应电导体两端出现感应电荷荷, 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.0E0E-E-电场中的导体电场中的导体:3,感应电荷的电场增到与感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内合外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷的定场强为零。自由电荷的定向移动停止向移动停止 .0E-E=04,静电平衡：导体静电

2、平衡：导体中（含表面）无电中（含表面）无电荷定向移动的状态荷定向移动的状态,就叫静电平衡状态就叫静电平衡状态.特别强调特别强调1静电平衡：静电平衡：导体中（含表面）导体中（含表面）无电荷定向移动的状态无电荷定向移动的状态2静电平衡的条件：静电平衡的条件： E=0 或者或者 E0=-E学以学以致用致用 学以致用学以致用1:1: 关于静电平衡状态，正确的表述是关于静电平衡状态，正确的表述是: : A. A.只有静电感应的导体只有静电感应的导体, ,才有静电平衡状态才有静电平衡状态. . B. B.绝缘体也有静电平衡状态。绝缘体也有静电平衡状态。 C.C.不论导体是否带有电荷不论导体是否带有电荷,

3、,只要电荷不再只要电荷不再 定向移动定向移动, ,这种状态就是静电平衡状态。这种状态就是静电平衡状态。 D.D.导体达到静电平衡状态时内部场强为导体达到静电平衡状态时内部场强为0 0。CD提示提示学以致用学以致用2: 当导体达到静电平衡状态时，其场当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是：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思考思考：导体处于静电

4、平衡状导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所态时，其表面场强能否如图所示示？+-E+-E结论结论：导体处于静电平衡状导体处于静电平衡状态时，其表面任一点场方向跟态时，其表面任一点场方向跟该点表面垂直。该点表面垂直。法拉第圆筒实验:1用两个带有绝缘手柄的金用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接触带有电荷属小球分别接触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁的金属圆筒的内壁和外壁.和外壁接触的小球使验电和外壁接触的小球使验电器箔片张开器箔片张开,表明金属筒表明金属筒外壁有电荷分布外壁有电荷分布.2和内壁接触的小球不能使和内壁接触的小球不能使验电器箔片张开验电器箔片张开,表明金属表明金属筒内壁没有电荷分布筒

5、内壁没有电荷分布.结论结论：导体处于静电平衡状导体处于静电平衡状态时，导体所带的净电荷只分态时，导体所带的净电荷只分布在导体的外表面上，导体内布在导体的外表面上，导体内部没有净电荷。部没有净电荷。小结小结：处于静电平衡状态导体的性质处于静电平衡状态导体的性质(1)导导体内部的场强处处为零。体内部的场强处处为零。(2)(2)导体表面上任何一点的场强方向跟该点导体表面上任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。的表面垂直。(3)导体所带的净电荷只分布在导体的外表导体所带的净电荷只分布在导体的外表面上，导体内部没有净电荷。面上，导体内部没有净电荷。(4)处于静电平衡状态的导体是等势体，导处于静电平衡状态的

6、导体是等势体，导体表面是等势面。体表面是等势面。-+ 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,空心导体壳空心导体壳可保护其内部区域不受可保护其内部区域不受外电场影响的现象外电场影响的现象.+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? 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?该现象表明金属网罩也能起该现象表明金属网罩也能起到静电屏蔽作用到静电屏蔽作用.类似事例类似事例:通讯电缆外包金属通讯电缆外包金属层层,电学仪器外套金属电学仪器外套金属 罩罩.分析分

7、析“带电鸟笼里的鸟安然无恙带电鸟笼里的鸟安然无恙”的原因？的原因？强大的电流只存在笼外表强大的电流只存在笼外表面，笼内表面并无电流。面，笼内表面并无电流。 思考思考:电力工作人员有时需要带电作业，怎电力工作人员有时需要带电作业，怎 样才能保证他们的生命安全？样才能保证他们的生命安全？ 全身穿戴金属丝网制成的衣，帽，鞋，手套等。全身穿戴金属丝网制成的衣，帽，鞋，手套等。 在孤立点电荷在孤立点电荷+Q的电场中，金属园盘处于的电场中，金属园盘处于静电平衡状态：静电平衡状态： 1.盘内盘内M点与点与O点场强关系？点场强关系？ 2.盘上感应电荷在盘上感应电荷在O点处场强大小和方点处场强大小和方 向？向？

8、+QOM LE外E感（EM=EO=0）（E感感=E外外=KQ/L2，水平向右），水平向右）综合应用，锁定重难点综合应用，锁定重难点：22）（点感LRkqEE巩固练习巩固练习 如图所示，长为如图所示，长为L的导体棒原的导体棒原来不带电，现将一电荷量为来不带电，现将一电荷量为q的点电荷放在的点电荷放在与棒的左端距离为与棒的左端距离为R的地方，达到静电平的地方，达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点衡后，棒上的感应电荷在棒内中点O处产处产生的场强有多大？方向如何？生的场强有多大？方向如何？解析： 方向：水平向左 +-+延伸拓展延伸拓展 一个不带电的空心金属球，在其球心处放一正电一个不带电的空心金属

9、球，在其球心处放一正电荷，试分析其电场分布情况？若将球外壳接地荷，试分析其电场分布情况？若将球外壳接地,情况又如何情况又如何?+-延伸拓展延伸拓展课内小结课内小结:一一,静电平衡静电平衡 概念概念:导体中导体中(含表面含表面)无电荷定向移动的状态无电荷定向移动的状态. 特征特征: a 导体内部场强处处为零导体内部场强处处为零 b 导体表面场强方向垂直表面导体表面场强方向垂直表面 c 净电荷只分布在导体的外表面上净电荷只分布在导体的外表面上 d处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面二，静电屏蔽二，静电屏蔽概念：静电平衡时，导体壳内部区域不受外电概念：静电平衡时，导体壳内部区域不受外电场影响的现象场影响的现象两种情况两种情况 生活事例：（略）生活事例：（略）.如图13-5-4所示，一个带电的金属圆筒（法拉第圆筒）和一个验电器相距较远地放置。现用一个（不带