人教版选修课件：-静电平衡和静电屏

汝阳一高孟庆照静电平衡和静电屏蔽汝阳一高孟庆照静电平衡和静电屏蔽1●小科普导体（conductor)——导电能力极强的物体；存在大量可自由移动的电荷，其中金属导体中的自由电荷是自由电子绝缘体（dielectric)——也称电介质；导电能力极弱或不能导电的物体；无可自由移动的电荷半导体（semiconductor)——导电能力介于导体和绝缘体之间●小科普导体（conductor)——导电能力极强的物体；存2●静电平衡金属导体的结构特征：由带正电的晶体点阵和可以在导体中移动的自由电子组成；没有外电场时，自由电子处于自由热运动，金属导体中的正、负电荷均匀分布，呈电中性●静电平衡金属导体的结构特征：3当金属导体处于外电场时，这种电中性的状态被打破！当金属导体处于外电场时，这种电中性的状态被打破！4●静电感应现象——导体中的自由电荷在外电场中作用下重新分布的现象●静电感应现象——导体中的自由电荷在外电场中作用下重新分布的5人教版选修课件：-静电平衡和静电屏PPT6人教版选修课件：-静电平衡和静电屏PPT7人教版选修课件：-静电平衡和静电屏PPT8人教版选修课件：-静电平衡和静电屏PPT9导体表面附近的场强方向处处与表面垂直金属球放入前电场为一均匀电场导体表面附近的场强方向处处与表面垂直金属球放入前电场为一均匀10金属球放入后电力线发生弯曲，电场为一非均匀电场金属球放入后电力线发生弯曲，电场为一非均匀电场11穿过任一曲面的电通量与封闭曲面所包围的电荷量成正比——高斯定理正穿过任一曲面的电通量与封闭曲面所包围的电荷量成正比——高斯定12●静电平衡状态——导体内部和表面都无电荷的定向移动的状态特征1.导体内部任一点的电场强度都为零，（导体内无电力线，内部场强处处为零2.导体表面任一点的电场强度都与导体表面垂直。3.导体是等势体，导体表面是等势面。4.导体内部没有净电荷，未被抵消的净电荷只能分布在导体表面●静电平衡状态——导体内部和表面都无电荷的定向移动的状态特征13●静电平衡时导体上电荷的分布原本带电实心导体置于电场中，导体内部无电荷，电荷只能分布在导体表面原本不带电的实心导体置于电场中，处于静电平衡时，电场的分布实心之原本不带电VS原本带电●静电平衡时导体上电荷的分布原本带电实心导体置于电场中，导体14本来带电空腔导体置于电场中，导体内部无电荷，电荷只能分布在导体表面本来不带电空腔导体置于电场中，导体内部无电荷，电荷只能分布在导体表面空腔之原本带电VS原本不带电本来带电空腔导体置于电场中，导体内部无电荷，电荷只能分布在导15本来不带电的空腔导体内部放有带电体本来不带电的空腔导体内部放有带电体，同时外壳接地接地VS不接地本来不带电的空腔导体内部放有带电体本来不带电的空腔导体内部放16原本带电的空腔导体置于电场时，静电平衡时电荷的分布原本带电导体球之接地VS不接地原本不带电的空腔导体置于电场时，静电平衡时电荷的分布原本带电的空腔导体置于电场时，静电平衡时电荷的分布原本带电导17人教版选修课件：-静电平衡和静电屏PPT18●静电屏蔽思考与讨论：假如将一个验电器置于空腔导体内部，验电器金属箔片是否张开？●静电屏蔽思考与讨论：假如将一个验电器置于空腔导体内部，验电192.屏蔽内部电场——空腔必须接地，外部空间不受内部电场的影响2.屏蔽内部电场——空腔必须接地，外部空间不受内部电场的影响20电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。●静电屏蔽的应用电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。●静电屏蔽的应21工人带电检修高压输电线工人带电检修高压输电线22人教版选修课件：-静电平衡和静电屏PPT23●尖端放电带电导体尖端附近的电场特别强大，可使尖端附近的空气电离而成为导体产生放电现象●尖端放电带电导体尖端附近的电场特别强大，可使尖端附近的空气24人教版选修课件：-静电平衡和静电屏PPT25人教版选修课件：-静电平衡和静电屏PPT26人教版选修课件：-静电平衡和静电屏PPT27●电荷密度与曲率半径成反比点电荷场强公式：如图所示，两个大小不等的带电小球用导线连接，达到静电平衡时，所带电量分别为简单证明如下●电荷密度与曲率半径成反比点电荷场强公式：如图所示，两个大28静电场中的导体构成等势体，电荷只分布在导体表面。可设面密度分别为，

点电荷电势为：因两金属球电势相等：曲率半径R越小，则面密度越大，由公式可知，场强越大静电场中的导体构成等势体，电荷只分布在导体表面。可设面密度分29电荷密度与曲率半径成反比；导体越尖锐的部分，电荷密度越大，其附近电场越强电荷密度与曲率半径成反比；导体越尖锐的部分，电荷密度越大，30

通常情况下空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕”开，这个现象叫做空气的电离。由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷，空气就可以导电了。空气电离后产生的负电荷就是电子，失去电子的原子带正电，叫做正离子。

由于导体尖端的电荷特别密集,所以尖端附近空气中的电场特别强,使得空气中残存的少量离子加速运动。这些高速运动的离子撞击空气分子，使更多的分子电离。这时空气成为导体，于是产生了尖端放电现象.

通常情况下空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分31●尖端放电的应用和防止尖端放电的弊端：尖端放电会损耗电能，干扰精密测量和对通讯产生危害验电器或静电计金属杆上端为什么固定一个金属球而不做成针尖形状？●尖端放电的应用和防止尖端放电的弊端：尖端放电会损耗电能，干32尖端放电在生活中的应用避雷针燃气灶和燃气热水器的电子点火装置针尖形状尖端放电在生活中的应用避雷针燃气灶和燃气热水器的电子点火装置33本节主要学了以下几个问题：

1．静电平衡状态下导体的电场学习了静电平衡、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。学习了静电平衡导体的特点

2．导体上电荷的分布（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。（2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。

3．尖端放电了解了尖端放电现象及其应用。

4．静电屏蔽了解了静电屏蔽现象及其应用。小结本节主要学了以下几个问题：小结34●习题篇例1、在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一带正电的带电体，A、B分别是球壳内、外的两点，C是金属内部一点，其电场分布是()A.EA≠0，EB＝0，EC＝0B.EA≠0，EB≠0，EC＝0C.EA≠0，EB≠0，EC≠0D.EA＝0，EB≠0，EC＝00B＋ABC●习题篇例1、在一个原来不带电的金属导体壳的球心处放一带正电35例2、AB是两个架在绝缘支座上的金属球，原来都不带电，中间用导线连接，现用一个带正电的小球C靠近B球，用手摸一下B球，然后撤去导线，再拿走小球C，那么(

)A.球带正电，B球带负电B.A球带正电，B球不带电C.A球不带电，B球带负电D.以上三种说法都不对AC例2、AB是两个架在绝缘支座上的金属球，原来都不带电，中间用36B例3、一个带有绝缘座的空心金属球A带有4×10-8C的正电荷，有绝缘金属小球B带有2×10-8C的负电荷，使B球与A球的内部接触后，将B球取出，则A、B球各带电量为()A.QA＝10-8C，QB＝10-8CB.QA＝2×10-8C，QB＝0CC.QA＝0C，QB＝2×10-8D.QA＝4×10-8C，QB＝－2×10-8CBB例3、一个带有绝缘座的空心金属球A带有4×10-8C的正电37例4、将悬在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不和球壁接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，则(

B)A.A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向B.A的位置不变，B往右偏离竖直方向C.A往左偏离竖直方向，B的位置不变D.A和B的位置都不变例4、将悬在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内38例5.关于静电平衡，下列说法中正确的是(

)

A．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B．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C．绝缘体也有静电平衡状态D．达到静电平衡时，净电荷分布在导体的外表面ABD例5.关于静电平衡，下列说法中正确的是()ABD39例6．在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，下列实验方法中能使验电器箔片张开的是()A．用取电棒(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B．用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C．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B的内壁接触D．使验电器A靠近BBCD例6．在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的40例7．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷。图中的哪一个能正确表示其电场分布的情况()B例7．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷。图中41例8.一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec,三者相比（Ea最大Eb最大Ec最大Ea=Eb=EcC例8.一金属球，原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一均425例9.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。

ＣＤＢＡ5例9.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43AB例10.如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不于B发生接触，达到静电平衡后，则：A、B的空腔内电场强度为零B、B不带电C、B的内外表面电势相等D、B带负电AB例10.如图所示，把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，44例11．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用E表示球壳外任一点的场强，则()A．当＋Q在球壳中央时，E＝0B．不论＋Q在球壳内何处，E一定为零C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，E＝0D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，E一定为零D例11．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用E表示球45例12.如图所示为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电荷的小金属球A放入腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的电场强度E和电势的关系是

)A．Ea>Eb>Ec，B．Ea=Eb>Ec，C．Ea=Eb=Ec，D．Ea>Ec>Eb，D例12.如图所示为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电荷46例13、

将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的固定的金属空心球壳C内(不和球壁接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电小球B，如图所示，于是有()A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向B．A的位置不变，B往右偏离竖直方向C．A往左偏离竖直方向，B的位置不变D．A和B的位置都不变B例13、将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的固定的金47例14．如图所示，在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋