知識(shí)點(diǎn)靜電屏蔽PPT課件

.,1,7靜電現(xiàn)象的應(yīng)用,.,2,1靜電平衡狀態(tài)：處于電場(chǎng)中的導(dǎo)體內(nèi)外電場(chǎng)相互疊加，使導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)減弱，直至為零，導(dǎo)體內(nèi)部自由電子不再發(fā)生,_的狀態(tài),定向移動(dòng),2空氣的電離：導(dǎo)體尖端的電荷_很大，附近的電場(chǎng)很_，空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下劇烈運(yùn)動(dòng)撞擊空氣中的氣體分子，從而使分子的正負(fù)電荷分離的現(xiàn),象,密度,強(qiáng),.,3,3尖端放電：所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)_的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷_，,相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象,相反,中和,4處于靜電平衡中的導(dǎo)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零的原因是,(,),C,A外電場(chǎng)不能進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部B所有感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的合場(chǎng)強(qiáng)為零C外電場(chǎng)和所有感應(yīng)電荷的電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部疊加的結(jié)果為零D以上解釋都不正確,.,4,5將懸掛在細(xì)線(xiàn)上的帶正電的小球A放在不帶電的固定的金屬空心球殼C內(nèi)(不和球壁接觸)，另有一個(gè)懸掛在細(xì)線(xiàn)上的,),B,帶負(fù)電的小球B，如圖171所示，于是有(AA往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向BA的位置不變，B往右,圖171,偏離豎直方向CA往左偏離豎直方向，B的位置不變DA和B的位置都不變,.,5,知識(shí)點(diǎn)1靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)及其電荷的分布1靜電感應(yīng)(1)如圖172，將金屬導(dǎo)體置于電場(chǎng)強(qiáng)度為E的電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)的_在電場(chǎng)力的作用下，將發(fā)生,_,自由電子,定向移動(dòng),圖172,.,6,(2)如圖173，在導(dǎo)體兩端，積聚_電荷，,即靜電感應(yīng)現(xiàn)象,等量異種,圖173,圖174,(3)如圖174，感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電場(chǎng)E，與原電場(chǎng)_只要內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)不為零，自由電子就會(huì)繼,續(xù)做_,疊加,定向移動(dòng),.,7,2導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)(1)如圖175，當(dāng)內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)為_(kāi)時(shí)，即EE,零,時(shí)，自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)圖175,圖176,(2)如圖176，處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部的電場(chǎng)處,處為_(kāi),零,.,8,3討論,(1)若靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)不為零，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？,(2)若靜電平衡時(shí)導(dǎo)體不是等勢(shì)體，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？,.,9,(3)若靜電平衡時(shí)導(dǎo)體外部表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向,不與該點(diǎn)的表面垂直，會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？,.,10,4研究靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)表面的電荷圖177(1)現(xiàn)象：圖177甲中，A的箔片_；圖乙,中，A的箔片_.,張開(kāi),沒(méi)有張開(kāi),(2)結(jié)論：靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)表面_(填“有”或,“沒(méi)有”)電荷,沒(méi)有,.,11,1靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的特點(diǎn),(1)導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零(不為零則自由電子將繼續(xù)移動(dòng),直至合場(chǎng)強(qiáng)為零),(2)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，而且它的表面是個(gè)等勢(shì)面,(3)導(dǎo)體外部表面附近任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表,面垂直,.,12,2地球是一個(gè)極大的導(dǎo)體，可以認(rèn)為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個(gè)等勢(shì)體這是我們常常把大地選做零電勢(shì)體的一個(gè)原因,3導(dǎo)體上電荷的分布,(1)導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面(2)在導(dǎo)體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的,電荷量)越大，凹陷的位置幾乎沒(méi)有電荷,.,13,【例1】(雙選)如圖178所示，Q為帶負(fù)電的絕緣小球，AB為一原來(lái)不帶電的中性導(dǎo)體且放在Q附近，達(dá)到靜電平衡,狀態(tài)時(shí)，下列判斷正確的是(,),AA端的電勢(shì)高于B端的電勢(shì)B以無(wú)限遠(yuǎn)處或大地為電勢(shì)零點(diǎn)，導(dǎo)體AB的電勢(shì)大于零CA、B兩端電勢(shì)相等,D導(dǎo)體內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)大小均為零,圖178,.,14,解析：達(dá)到靜電平衡的導(dǎo)體是等勢(shì)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零；導(dǎo)體AB因感應(yīng)起電，左端A帶正電，右端B帶負(fù)電，電場(chǎng)線(xiàn)分布如圖179所示，因有電場(chǎng)線(xiàn)從無(wú)限遠(yuǎn)處到B端、從A端到Q，故導(dǎo)體AB的電勢(shì)小于零，高于Q.因?qū)wAB是等勢(shì)體，故電場(chǎng)線(xiàn)不可能從A出發(fā)到B終止，否則A端電勢(shì)將高于B端,圖179,答案：CD,.,15,【觸類(lèi)旁通】1如圖1710所示，在真空中把一絕緣導(dǎo)體AB向帶,),負(fù)電小球P緩慢地靠近的過(guò)程中，下列說(shuō)法不正確的是(AB端的感應(yīng)電荷越來(lái)越多B導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大C導(dǎo)體的感應(yīng)電荷在M點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)恒大于在N點(diǎn)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng),圖1710,D穩(wěn)定時(shí)導(dǎo)體中M、N兩點(diǎn)的電勢(shì)相等,.,16,知識(shí)點(diǎn)2尖端放電,1752年7月在費(fèi)城一次雷雨天氣中，富蘭克林把風(fēng)箏放入空中，冒著極大的生命危險(xiǎn)，把“天電”引入了萊頓瓶，成功地證實(shí)了閃電的特性.1753年他在充分研究了“天電”特性并進(jìn)行大量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)了尖端放電現(xiàn)象，從而發(fā)明了避雷針這是人類(lèi)在征服大自然的道路上邁出的具有重大意義的一步,.,17,圖1711,.,18,討論：,(1)文中的“天電”就是我們?nèi)粘Ｋf(shuō)的閃電，閃電是怎,樣產(chǎn)生的？,當(dāng)雷雨云過(guò)境時(shí)，云的中下部是強(qiáng)大負(fù)電荷中心，云底相對(duì)的下墊面變成正電荷中心，于是在云底與地面間形成強(qiáng)電場(chǎng)在地面凸出物如建筑物尖頂、樹(shù)木、山頂草、林木、巖石等尖端附近，等電勢(shì)面就會(huì)很密集，這里電場(chǎng)強(qiáng)度極大，空氣發(fā)生電離，因而形成從地表向大氣的尖端放電，這就是閃電的形成原因,.,19,(2)尖端放電：所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)_的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷_，相當(dāng),于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象,相反,中和,(3)避雷針：利用_避免雷擊的一種設(shè)施,尖端放電,.,20,1空氣的電離：強(qiáng)電場(chǎng)使空氣分子中正負(fù)電荷分離的現(xiàn)象2尖端放電的過(guò)程：導(dǎo)體尖端的電荷密度大尖端附近的電場(chǎng)強(qiáng)空氣中殘留的帶電粒子劇烈運(yùn)動(dòng)空氣電離正負(fù)電荷奔向異種電荷尖端失去電荷尖端放電,3避雷針的原理：當(dāng)帶電的雷雨云接近建筑物時(shí)，由于靜電感應(yīng)，建筑物會(huì)感應(yīng)上與云層相反的電荷，這些電荷會(huì)聚集到避雷針的尖端通過(guò)尖端放電，這些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣的電荷，達(dá)到避免雷擊的目的,.,21,【例2】避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是(,),A云層中帶的電荷被避雷針通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)導(dǎo)入大地B避雷針的尖端向云層放電，中和了云層中的電荷C云層與避雷針發(fā)生摩擦，避雷針上產(chǎn)生的電荷被導(dǎo)入大地D以上說(shuō)法都不對(duì),解析：帶電荷的云層靠近避雷針時(shí)，在避雷針的尖端感應(yīng)出與云層相反的靜電，達(dá)到一定程度就向空中放電，中和云層中的電荷，從而避免遭受雷擊所以只有B正確,答案：B,.,22,【觸類(lèi)旁通】,2通常情況下空氣是不導(dǎo)電的，但是當(dāng)在每米長(zhǎng)度的電壓達(dá)到6.0105V時(shí)，空氣將被電離而發(fā)生放電現(xiàn)象已知某次閃電的長(zhǎng)度為500m，發(fā)生閃電前瞬間兩云層之間的電壓大約為多少？,解：因?yàn)殚W電時(shí)，每米長(zhǎng)度的電壓達(dá)到6.0105V，所以,發(fā)生閃電前瞬間兩云層之間的電壓大約為UEd6.0105V/m500m3.0108V.,.,23,知識(shí)點(diǎn)3靜電屏蔽,“法拉第籠”是一種用于演示等電勢(shì)、靜電屏蔽等原理的設(shè)備它由籠體、高壓電源、電壓顯示器和控制部分組成其籠體與大地連通，高壓電源將電流輸送到放電桿，根據(jù)接地導(dǎo)體靜電平衡的條件，籠體是一個(gè)等勢(shì)體，內(nèi)部電勢(shì)為零，電場(chǎng)為零，電荷分布在接近放電桿的外表面上“法拉第籠”還可以有效地隔絕籠體內(nèi)外的電場(chǎng)和電磁波干擾，這叫做“靜電屏蔽”,.,24,2005年，兩位英國(guó)科學(xué)家在倫敦進(jìn)行了一次危險(xiǎn)的電力學(xué)表演其中一名科學(xué)家把另一位科學(xué)家關(guān)進(jìn)一個(gè)名叫“法拉第籠”的特殊鐵籠子里，然后用數(shù)百萬(wàn)伏特的電流對(duì)其進(jìn)行電擊鑒于表演的危險(xiǎn)性，兩名科學(xué)家事先都買(mǎi)好了價(jià)值1200萬(wàn)英鎊的保險(xiǎn),圖1712,.,25,討論：(1)空腔導(dǎo)體的特點(diǎn)：空腔導(dǎo)體能把外電場(chǎng)擋住，空腔內(nèi)_(填“有”或“沒(méi)有”)電場(chǎng)，空腔內(nèi)不受_的,影響,沒(méi)有,外電場(chǎng),(2)靜電屏蔽：導(dǎo)體的外殼(金屬網(wǎng)罩)對(duì)它的_起到“保護(hù)”作用，使它的_不受_的影響，這種現(xiàn)象稱(chēng)為靜電屏蔽,內(nèi)部,內(nèi)部,外電場(chǎng),.,26,1靜電屏蔽的兩種情況,(1)金屬殼內(nèi)部空間不受外部電場(chǎng)的影響,如圖1713甲所示，使帶電的金屬球靠近驗(yàn)電器由于靜電感應(yīng)，驗(yàn)電器的箔片張開(kāi)，這表明驗(yàn)電器受到了外電場(chǎng)的影響如果事先用金屬網(wǎng)罩把驗(yàn)電器罩住，如圖乙所示，驗(yàn)電器的箔片就不張開(kāi)，即使把驗(yàn)電器和金屬網(wǎng)罩連接起來(lái)，箔片也不張開(kāi)這表明金屬網(wǎng)罩能把外電場(chǎng)擋住，使罩內(nèi)儀器不受外電場(chǎng)影響,圖1713,.,27,(2)接地的封閉導(dǎo)體殼內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)殼外空間沒(méi)有影響若一封閉的導(dǎo)體殼內(nèi)部空間某點(diǎn)有一點(diǎn)電荷q，由于靜電感應(yīng)，導(dǎo)體殼內(nèi)外表面感應(yīng)出等量的異種電荷，其電場(chǎng)線(xiàn)如圖1714甲所示當(dāng)把導(dǎo)體殼接地后，q在殼內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)殼外空間就沒(méi)有影響了，如圖乙所示,圖1714,.,28,2靜電屏蔽的應(yīng)用,(1)電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面的金屬罩，通訊電纜外面包的,一層鉛皮，可以防止電場(chǎng)的干擾,(2)電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿著用金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋，可以對(duì)人體起到靜電屏蔽作用，使人安全作業(yè),.,29,【例3】如圖1715所示，A為空心金屬球殼，B為金屬球?qū)⒘硪粠д姷男∏駽從球殼A開(kāi)口處放入球殼中央，不接觸球殼，然后用手摸一下球殼，再用手接觸一下B球，再,移走C球，則(,),A球殼A帶負(fù)電，B球帶正電B球殼A帶負(fù)電，B球不帶電C球殼A和B球都帶負(fù)電,D球殼A和B球都帶正電,圖1715,.,30,解析：首先帶正電的小球C從球殼A開(kāi)口處被放入球殼中央，根據(jù)靜電感應(yīng)現(xiàn)象可知，球殼內(nèi)表面感應(yīng)出負(fù)電荷，外表面感應(yīng)出正電荷手接觸球殼相當(dāng)于球殼接地，由地面上來(lái)的電子與球殼表面正電荷中和，使球殼外表面不帶電，球殼外表面電勢(shì)為零，此時(shí)球殼對(duì)外起靜電屏蔽作用，球殼內(nèi)的電場(chǎng)不影響外部,答案：B,.,31,【觸類(lèi)旁通】3下列圖中，金屬殼放在光滑的絕緣水