《静电现象的应用》知识要点和常见题型

1、PAGE10第七节静电现象的应用【知识要点】要点一处理静电平衡的“观点”1远近观“远近观”是指处于静电平衡状态的导体，离场电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分可认为无感应电荷产生2整体观“整体观”是指把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体，再用“远近观”判断它们的带电情况要点二静电平衡两种情况的实现方法和其本质是什么1两种情况1导体内空腔不受外界影响，如图172甲所示2接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示图1722实现过程1如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，对内实现了

2、屏蔽2如图乙，当空腔外部接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用3本质：静电感应与静电平衡【问题探究】为什么可以把导体的带电情况看成“面分布”我们知道导体达到静电平衡后，电荷是分布在它的表面的，下面我们通过一个带电金属球的案例计算，说明把金属导体看成“面分布”的理由设金属球的半径为R，从手册上查得空气的击穿场强为Em3106V/m，空气中该金属球所能带的最大电荷量为Qm，可以从公式EmeqfQm,R2来计算，这样QmEmeqfR2,金属球表面每单位面积带电荷量QeqfQm,4R2eqfEm,4，把数据代入得Qeqf3106,49109C/m2105C/m2原子直

3、径d约为21010m，一个原子在金属球表面所占的面积为eqfd2,4eqf210102,4m21020 m2一个表面原子的带电荷量为qQeqfd2,41051020 C1025 C一个电子电荷量e1019C，当金属球带电荷量最多时此时球外表面场强为空气击穿场强，与表面一个原子相关大小面积所带电荷量只有1025C，连一个电子电荷量都不到，由此我们有充分理由把金属导体带电看成“面分布”【例题分析】一、静电平衡下的导体【例1】如图173所示，图173一导体球A带有正电荷，当只有它存在时，当只有它存在时，、B同时存在时，根据场强叠加原理，0.07 mm和N，M带Q电荷，N不带电M、N相距很远，互不影响

4、，旁边各放一个不带电的金属球和N的空腔中时图4A、N，由于静电感应发生了如图6所示的电荷分布，当用导线将a、d两点连接起来时，导线中是否有电流流过，如果有电流，电流的方向是怎样的？图69如图7所示，图7在孤立点电荷Q形成的电场中，金属圆盘A处于静电平衡状态若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内，试在圆盘内作出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线用实线表示，要求严格作图10为研究静电除尘，有人设计了一个盒状容器，容器侧面是绝缘的透明有机玻璃，它的上下底面是面积S0.04 m2的金属板，间距L0.05 m，当连接到U2500V的高压电源正、负两极时，能在两金属板间产生一个匀强电场，如图8所示现把一

5、定量均匀分布的烟尘颗粒密闭在容器内，每立方米有烟尘颗粒1013个，假设这些颗粒都处于静止状态，每个颗粒带电荷量为q1017 C，质量为m1015 kg，不考虑烟尘颗粒之间的相互作用和空气阻力，并忽略烟尘颗粒所受重力求合上电键后：1经过多长时间烟尘颗粒可以被全部吸附2除尘过程中电场对烟尘颗粒共做了多少功3经过多长时间容器中烟尘颗粒的总动能达到最大参考答案【对点练习】1答案ACD解析B选项属于防止静电平衡2答案AD3答案C解析Q放在球壳内，由于静电感应，内壁感应出负电荷，外壁感应出等量的正电荷如下图所示，是Q与感应电荷产生的电场线形状，球壳壁内部场强为零，其他地方的场强与仅存在点电荷Q时产生的场强

6、相同，故EAECEB；如果A、C和球心在一条直线上，则A、C两点场强方向相同4答案1处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零2导体表面任一点的场强方向与该处的表面垂直3净电荷只能分布在导体的外表面上，电荷在导体的外表面上的分布往往是不均匀的，越尖的地方，电荷分布的密度越大，附近的电场也越强对一孤立的带电导体，可视为导体处于自己所带电荷的电场中，达到静电平衡时，也有以上特点【课后作业】一、选择题1答案A解析若我们身穿含有化纤成分的衣服，且始终在运动，使衣服与衣服之间、衣服和皮肤之间不停地摩擦，在摩擦中会使衣服上带有异种电荷在脱衣服时正电荷和负电荷碰到一起就产生放电现象，于是我们听到“劈啪”的放电声

7、音，若是晚上还可以看见火花四溅的现象2答案D3答案AD解析处于静电平衡状态的导体内部合场强为零，所以A选项正确当电键闭合，导体和大地是一个整体，导体处于这个整体的尖端，把负电荷从地球上吸引过来，所以D选项正确4答案A5答案D解析当将带正电Q的小球放入M的空腔中时，对M产生静电感应使M的内表面带负电，而外表面带正电，其电荷量为Q，它与原来金属球M外表面所带的Q正好中和，使外表面不带电，实际上是M所带Q被吸引至内表面，所以金属球M外部不存在电场，不能对t2eqfqUt2,2mL得teqrf2m,qUL2由于板间烟尘颗粒均匀分布，可以认为烟尘的质心位于板间中点位置，因此，除尘过程中静电力对烟尘所做总功为Weqf1,2NSLqU104J3解法一设烟尘颗粒下落距离为h，则板内烟尘总动能Eeqf1,2mv2NSLheqfqU,LhNSL