静电现象的应用ppt课件

第一章 静电场,第七节 静电现象的应用,1,2,把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为Eo的电场中，结果如何呢？,3,1. 静电感应：金属导体放在外电场 E 中,由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动,使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。,2. 感应起电: 利用静电感应的方法使物体带电的方法。,4,1. 金属导体的微观结构如何？ 2. 如果将金属导体放入电场中自由电子怎样移动？自由电子会在什么地方积聚？,-,-,-,-,-,-,E,5,- +,E,E,E合 = EE,3. 电子的积聚会出现怎样的结果？ 4. 最终会出现怎样的现象？,E合=0,6,放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态。,一、静电平衡,7,静电平衡的特点,1. 处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。 2. 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。 3. 导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。,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。,8,例1. 如图所示，带正电小球 A 靠近不带电的金属导体 B ，由于静电感应导体 B 的左端出现负电荷，右端出现正电荷，下列说法，正确的是( ),A. 用手摸一下 B 的左端，B 将带正电 B. 用手摸一下 B 的右端，B 将带正电 C. 用手摸一下 B 的中部，B 将不带电 D. 用手摸一下 B 的任何部分，B 都将带负电,D,9,导体带电,导体上的电荷怎样分布呢？,10,法拉第圆筒实验:,用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁.,导体上电荷的分布,11,思考：电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？,结论2：在导体表面 , 越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大 , 凹陷的位置几乎没有电荷。,结论1:静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面。,一头粗一头细的导体,12,二、尖端放电,2. 应用：避雷针,1. 导体尖端附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。,例如在导体尖端附近放一根点燃的蜡烛。当我们不断给导体充电的时候，火焰就好像被风吹动一样朝背离尖端的方向偏移。这就是尖端放电引起的后果。,13,各种各样的避雷针,14,因为 B 电荷形成电场，金属球壳处于B 的电场中而达到静电平衡状态，即球壳内部场强处处为零，而 A 在球壳内，所处位置的合场强为零，故 A 不动，这种现象叫做静电屏蔽。,如图，将一个带正电的小球 A 用绝缘细线悬挂放入一个不带电的空心金属球壳内。现用一个带正电小球 B 靠近金属球壳，发现球 A 并不发生偏移，为什么呢？,15,静电屏蔽实验,16,1. 定义：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，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。,三、静电屏蔽,2. 静电屏蔽的两种情况 (1)外屏蔽：利用金属壳或金属网封闭一定区域，使该区域不受外界电场影响。如图，球壳内场强为零，E0。,17,如图所示，若空腔导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表面将产生等量异号的感应电荷如果外壳不接地，则外表面会产生与内部带电体等量而同号的感应电荷，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,18,(2)全屏蔽：如图所示，如果外壳接地，即使内部有带电体存在，这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而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，所以这种屏蔽叫做全屏蔽,19,静电屏蔽在实际生产和生活中经常利用，我们使用的一些电子设备都要用金属外壳，就是要起到屏蔽作用。有些设备的外壳需要接地，除了安全因素外，有的会产生电场影响其他的元件，而接地后，仪器本身产生的电场就被屏蔽了。,20,静电屏蔽的应用,21,D,22,1. 静电平衡的特点： （1）导体内部场强处处为零。 （2）导体是个等势体，表面是等势面。 （3）导体表面上任何一点的电场线方向跟该点的表面垂直。 （4）越尖的地方电荷越密。,2静电平衡的原因：电场叠加。 3静电屏蔽 （1）导体外部电场不影响内部。 （2）接地导体内外互不影响。 4尖端放电 应用：避雷针。 防止：高压设备表面光滑。,23,1. 如图所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球 P 缓慢地靠近 (不接触，且未发生放电现象)时，下列说法中正确的是 ( ) A. B端的感应电荷越来越多 B. 导体内场强越来越大 C. 导体的感应电荷在 M点产生的场强大于 在 N点产生的场强 D.导体的感应电荷在 M、N 两点产生的场强相等,AC,24,2关于避雷针，以下说法正确的是 ( ) A. 避雷针避雷是中和云层的异种电荷 B. 避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地 C. 为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形 D. 避雷针安装在高大建筑物顶部，而不必接地,B,25,3. 一个不带电的空心金属球，放在点电荷Q 的附近，如图所示。当达到静电平衡时，下列说法中正确的是( ) A电荷Q 在球内产生的场强为零 B球外表面的感应电荷在球内的场 强为零 C电荷Q与球外表面的电荷在球内 的合场强为零 D球内的电场不受外部电荷的影响,CD,26,4. 长为 l 的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为q 的点电荷放在距棒左端 R 处如图所示 ，当棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中点 P 处产生的场强大小等于多少？方向怎样？,27,28,