静电现象的应用课件.ppt

7 静电现象的应用 1 静电感应把金属导体放在外电场E0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 静电平衡状态下导体的电场 E0 A B C D 2 静电平衡 3 感应电荷的电场增到与外电场相等时 导体内合场强为零 自由电荷的定向移动停止 静电平衡发生静电感应的导体 当感应电荷产生的附加电场E 和原电场E在导体内叠加为零 即E E时 自由电子停止定向移动 这时导体所处的状态叫静电平衡状态 E E 3 处于静电平衡状态导体的特点 1 导体内部的场强处处为零 2 整个导体是一个等势体 表面是一个等势面 结论 导体处于静电平衡状态时 其表面任一点场方向跟该点表面垂直 3 处于静电平衡状态导体的特点 1 导体内部的场强处处为零 2 整个导体是一个等势体 表面是一个等势面 3 导体外部电场线与导体表面垂直 例1 如图所示接地金属球A的半径为R 球外点电荷的电量为Q 到球心的距离为r 该点电荷的电场在球心的场强等于多少 Q R r A 注意 E E 和E合的区别E由外电场决定 E E E合 0 o E是点电荷Q产生的电场 即外电场 E 是感应电荷产生的电场 附加场 E合是两个电场叠加后的合电场 注意 1 用导线把导体接地或用手触摸导体时 可把导体和地球看成一个大导体 2 一般取无穷远处或大地的电势为零 练习1 带电量分别为 Q和 Q的两个点电荷相距为r 在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒 如图所示 当导体达到静电平衡后 感应电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小为多大 方向怎样 方向水平向左 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 法拉第圆筒实验 和外壁接触的小球使验电器箔片张开 表明金属筒外壁有电荷分布 法拉第圆筒实验 和内壁接触的小球不能使验电器箔片张开 表明金属筒内壁没有电荷分布 静电平衡时导体上电荷的分布的特点 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 电荷密度 单位面积的电荷量 越大 凹陷的位置几乎没有电荷 尖端放电 尖端放电的原理是什么 导体尖锐部位的电荷特别密集 尖端附近的电场特别强 会把空气分子 撕裂 使分子中的正负电荷分离 这种现象叫电离 尖端放电的原理有何应用 中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子 这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子 由于被吸引而奔向尖端 与尖端上的电荷中和 这相当于导体从尖端失去电荷 这个现象叫尖端放电 避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施 思考 空心导体壳内的验电器箔片会张开吗 静电屏蔽 静电平衡时 空心导体壳可保护其内部区域不受外电场影响的现象 不会因为导体壳内部合场强为零 思考 用金属网罩将验电器罩住 会怎样呢 思考 用金属网罩将验电器罩住 会怎样呢 该现象表明金属网罩也能起到静电屏蔽作用 类似事例 通讯电缆外包金属层 电学仪器外套金属罩 思考 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 全身穿戴金属丝网制成的衣 帽 鞋 手套等 练习 当导体达到静电平衡状态时 其场强的特征是 A 外电场E0消失 B 感应电荷产生的电场E 为零 C 导体内部合场强E内 E0 E 0 D 导体表面和内部场强均为零 C A B 例2 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 B的外部电场强度为零吗