《靜電現(xiàn)象的應(yīng)用》ppt課件

1、1第7節(jié)：靜電現(xiàn)象的應(yīng)用2一、靜電感應(yīng)一、靜電感應(yīng)靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場3-0E二二.靜電平衡靜電平衡-1 1、導(dǎo)體中自由電荷在、導(dǎo)體中自由電荷在電場力作用下將發(fā)生定電場力作用下將發(fā)生定向移動向移動. .EEE2 2、 導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷, ,感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中中產(chǎn)生反感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中中產(chǎn)生反方向的附加場方向的附加場. .40E -E -3 3、感應(yīng)電荷的電場增到與、感應(yīng)電荷的電場增到與外電場相等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場外電場相等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場強(qiáng)為零。自由電荷的定向移強(qiáng)為零。自由電荷的定向移動停止動停止 . .0E -E=04 4、靜電平衡：導(dǎo)體中、靜電平衡

2、：導(dǎo)體中無電荷定向移動的狀無電荷定向移動的狀態(tài)態(tài), ,就叫靜電平衡狀態(tài)就叫靜電平衡狀態(tài). .5 靜電平衡靜電平衡 發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體，當(dāng)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體，當(dāng)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場E和原電場和原電場E在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即即E=E時(shí)，自由電子停止定向移動，這時(shí)導(dǎo)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。時(shí)，自由電子停止定向移動，這時(shí)導(dǎo)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。EEEE合=06三、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：三、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)：（1 1）導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零）導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零（2 2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢體，表面是一）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢體，表面是一個(gè)等

3、勢面?zhèn)€等勢面（3 3）導(dǎo)體外部電場線與導(dǎo)體表面垂直）導(dǎo)體外部電場線與導(dǎo)體表面垂直+-E注意：地球是一個(gè)極大的導(dǎo)體，注意：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)，可以認(rèn)為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個(gè)等勢體。這是我所以它是一個(gè)等勢體。這是我們可以選大地做零電勢體的一們可以選大地做零電勢體的一個(gè)原因。個(gè)原因。71.1.長為長為L L的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一電荷量為的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一電荷量為+q+q的點(diǎn)電荷放在與棒的左端距離為的點(diǎn)電荷放在與棒的左端距離為R R的地的地方，如圖所示。達(dá)到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)方，如圖所示。達(dá)到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)O O處

4、產(chǎn)生的場強(qiáng)有多大？處產(chǎn)生的場強(qiáng)有多大？方向如何？方向如何？ RLO O+q答：答：達(dá)到靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部處處場強(qiáng)為零達(dá)到靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部處處場強(qiáng)為零則則 E感感E源源k(R+L/2)2E感方向與感方向與E源方向相反，即指向點(diǎn)電荷源方向相反，即指向點(diǎn)電荷+q.q82 2. .帶電量分別為帶電量分別為+Q+Q和和-Q-Q的兩個(gè)點(diǎn)電荷相距為的兩個(gè)點(diǎn)電荷相距為r r，在兩點(diǎn)電荷之間放入一個(gè)不帶電的，在兩點(diǎn)電荷之間放入一個(gè)不帶電的導(dǎo)體棒，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后，感應(yīng)電荷在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)導(dǎo)體棒，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后，感應(yīng)電荷在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O O處產(chǎn)處產(chǎn)生的場強(qiáng)大小為多大？方向怎樣

5、？生的場強(qiáng)大小為多大？方向怎樣？+Q-QOEEE 2212221rQ8kEEErQ4k)2r(QkE解:E方向水平向左方向水平向左9導(dǎo)體上電荷的分布導(dǎo)體上電荷的分布10法拉第圓筒實(shí)驗(yàn):12和內(nèi)壁接觸的小球不能使驗(yàn)和內(nèi)壁接觸的小球不能使驗(yàn)電器箔片張開電器箔片張開, ,表明金屬筒內(nèi)表明金屬筒內(nèi)壁沒有電荷分布壁沒有電荷分布. .1211研究靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的電荷研究靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的電荷u結(jié)論結(jié)論: :導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷, ,電荷分布在導(dǎo)體的外表面電荷分布在導(dǎo)體的外表面導(dǎo)體表面越尖銳的位置電荷越密集導(dǎo)體表面越尖銳的位置電荷越密集, ,凹陷的位置幾乎沒有電荷凹陷的位置幾乎沒有電荷法拉

6、第圓筒法拉第圓筒 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)12靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布的特點(diǎn)靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布的特點(diǎn)（1 1）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面（2 2）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷密度（單位面積的電荷量）越大，）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷密度（單位面積的電荷量）越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷凹陷的位置幾乎沒有電荷13均勻球形導(dǎo)體均勻球形導(dǎo)體14導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近的電場特別強(qiáng)，它會導(dǎo)致一個(gè)重要的后導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近的電場特別強(qiáng)，它會導(dǎo)致一個(gè)重要的后果，就是尖端放電。果，就是尖端放電。在強(qiáng)電場作用下，物體曲率大的地方在強(qiáng)電場作

7、用下，物體曲率大的地方( (如尖銳、細(xì)小的頂端，彎曲很厲害處如尖銳、細(xì)小的頂端，彎曲很厲害處) )附近，等電勢面密，電場強(qiáng)度劇增，致使這里空氣被電離而產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象，稱附近，等電勢面密，電場強(qiáng)度劇增，致使這里空氣被電離而產(chǎn)生氣體放電現(xiàn)象，稱為電暈放電而尖端放電為電暈放電的一種，專指尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放為電暈放電而尖端放電為電暈放電的一種，專指尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放電的現(xiàn)象電的現(xiàn)象尖端放電尖端放電什么是尖端放電？什么是尖端放電？15 在導(dǎo)體尖端附近放一根點(diǎn)燃的蠟燭當(dāng)我們不斷給導(dǎo)體充電的時(shí)候，火焰就好在導(dǎo)體尖端附近放一根點(diǎn)燃的蠟燭當(dāng)我們不斷給導(dǎo)體充電的時(shí)候，火焰就好像被風(fēng)吹動一樣朝

8、背離尖端的方向偏移。像被風(fēng)吹動一樣朝背離尖端的方向偏移。16 導(dǎo)體尖端電荷密度大導(dǎo)體尖端電荷密度大 尖端周圍電場強(qiáng)尖端周圍電場強(qiáng) 空氣中殘留帶電粒子劇烈運(yùn)動空氣中殘留帶電粒子劇烈運(yùn)動 分子中正負(fù)電荷分開分子中正負(fù)電荷分開 正負(fù)電荷奔向異種電荷正負(fù)電荷奔向異種電荷 相當(dāng)于尖端失去電荷相當(dāng)于尖端失去電荷 尖端放電尖端放電尖端放電尖端放電17思考思考1：尖端放電在生活中有哪些應(yīng)用？：尖端放電在生活中有哪些應(yīng)用？避雷針避雷針燃?xì)庠詈腿細(xì)鉄崴鞯碾娮狱c(diǎn)火裝置燃?xì)庠詈腿細(xì)鉄崴鞯碾娮狱c(diǎn)火裝置針尖形針尖形狀狀18思考思考2 2：驗(yàn)電器或靜電計(jì)金屬桿上端為什么固定一個(gè)金屬球而不做成針尖形狀？：驗(yàn)電器或靜電計(jì)金

9、屬桿上端為什么固定一個(gè)金屬球而不做成針尖形狀？19避雷針避雷針避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。 它是一個(gè)或幾個(gè)尖銳的金屬棒它是一個(gè)或幾個(gè)尖銳的金屬棒,安裝在建筑物的頂端安裝在建筑物的頂端,用粗導(dǎo)線與埋在地下的用粗導(dǎo)線與埋在地下的金屬板連接金屬板連接,保持與大地的良好接觸保持與大地的良好接觸.202122+思考思考:用金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電器罩住用金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電器罩住,會怎樣呢會怎樣呢? 23+思考思考: :用金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電器罩住用金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電器罩住, ,會怎樣呢會怎樣呢? ?2425-+ 思考思考: :空心導(dǎo)體殼內(nèi)的驗(yàn)電器箔片不會張開，為什么空心導(dǎo)體殼

10、內(nèi)的驗(yàn)電器箔片不會張開，為什么? ?靜電屏蔽靜電屏蔽: :靜電平衡時(shí)靜電平衡時(shí), ,空心導(dǎo)體殼可保護(hù)其空心導(dǎo)體殼可保護(hù)其 內(nèi)部區(qū)域不受外電場影響內(nèi)部區(qū)域不受外電場影響 的現(xiàn)象的現(xiàn)象. . 因?yàn)閷?dǎo)體殼內(nèi)部合場強(qiáng)為零因?yàn)閷?dǎo)體殼內(nèi)部合場強(qiáng)為零. .26靜電屏蔽靜電屏蔽由于靜電感應(yīng)，可使金屬由于靜電感應(yīng)，可使金屬網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的場強(qiáng)為網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的場強(qiáng)為零，相當(dāng)于遮擋了外界電零，相當(dāng)于遮擋了外界電場對它內(nèi)部的影響，這種場對它內(nèi)部的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。什么是靜電屏蔽？27 1 1靜電屏蔽靜電屏蔽 （1 1）空腔導(dǎo)體的特點(diǎn)）空腔導(dǎo)體的特點(diǎn)空腔導(dǎo)體能把外電場擋住，空腔內(nèi)沒有電場，空

11、腔內(nèi)不受外電場的影響?？涨粚?dǎo)體能把外電場擋住，空腔內(nèi)沒有電場，空腔內(nèi)不受外電場的影響。 （2 2）靜電屏蔽）靜電屏蔽導(dǎo)體殼（金屬網(wǎng)罩）能保護(hù)它所包圍的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外電場的影響，導(dǎo)體殼（金屬網(wǎng)罩）能保護(hù)它所包圍的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。2829電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等。電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等。30超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包含金屬絲的織物制成的。超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包含金屬絲的織物制成的。31 兩位英國科學(xué)家08年在倫敦進(jìn)行一次危險(xiǎn)的電力學(xué)表演。其中一名科學(xué)家將把

12、另一位科學(xué)家關(guān)進(jìn)一個(gè)鐵籠子里，然后用數(shù)百萬伏特的電流對其進(jìn)行電擊。 鑒于表演的危險(xiǎn)性，兩名科學(xué)家事先都買好了價(jià)值1200萬英鎊的保險(xiǎn)。 3233本節(jié)主要學(xué)了以下幾個(gè)問題：本節(jié)主要學(xué)了以下幾個(gè)問題： 1 1靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場 學(xué)習(xí)了靜電平衡、靜電平衡狀態(tài)的概念，知道靜電平衡的條件是導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)學(xué)習(xí)了靜電平衡、靜電平衡狀態(tài)的概念，知道靜電平衡的條件是導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零。學(xué)習(xí)了靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)處處為零。學(xué)習(xí)了靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn) 2 2導(dǎo)體上電荷的分布導(dǎo)體上電荷的分布 （1 1）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表

13、面。 （2 2）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。 3 3尖端放電尖端放電 了解了尖端放電現(xiàn)象及其應(yīng)用。了解了尖端放電現(xiàn)象及其應(yīng)用。 4 4靜電屏蔽靜電屏蔽 了解了靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用。了解了靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用。34靜電現(xiàn)象的應(yīng)用靜電現(xiàn)象的應(yīng)用例例1、在一個(gè)原來不帶電的金屬導(dǎo)體殼的球心處放一帶正電的帶電體，、在一個(gè)原來不帶電的金屬導(dǎo)體殼的球心處放一帶正電的帶電體，A、B分別是球殼內(nèi)、分別是球殼內(nèi)、外的兩點(diǎn)，外的兩點(diǎn)，C是金屬內(nèi)部一點(diǎn)，其電場分布是是金屬內(nèi)部一點(diǎn)，其電場分布是( )EA0，EB0，EC0EA0，EB 0，EC0EA 0，EB

14、0，EC0EA0，EB 0，EC 0B例例2、AB是兩個(gè)架在絕緣支座上的金屬球，原來都不帶電，中間用導(dǎo)線連接，現(xiàn)用一個(gè)是兩個(gè)架在絕緣支座上的金屬球，原來都不帶電，中間用導(dǎo)線連接，現(xiàn)用一個(gè)帶正電的小球帶正電的小球C靠近靠近B球，用手摸一下球，用手摸一下B球，然后撤去導(dǎo)線，再拿走小球球，然后撤去導(dǎo)線，再拿走小球C，那么，那么( )以上三種說法都不對以上三種說法都不對A球帶正電，球帶正電，B球帶負(fù)電球帶負(fù)電A球帶正電，球帶正電，B球不帶電球不帶電A球不帶電，球不帶電，B球帶負(fù)電球帶負(fù)電AABC+35靜電現(xiàn)象的應(yīng)用靜電現(xiàn)象的應(yīng)用例例3、將懸在細(xì)線上的帶正電的小球、將懸在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電

15、的金屬空心球放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)內(nèi)(不和球壁接觸不和球壁接觸)，另有，另有一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向向C靠近，則靠近，則( )A往左偏離豎直方向，往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向往右偏離豎直方向A的位置不變，的位置不變，B往右偏離豎直方向往右偏離豎直方向A和和B的位置都不變的位置都不變A往左偏離豎直方向，往左偏離豎直方向，B的位置不變的位置不變B例例4、一個(gè)帶有絕緣座的空心金屬球、一個(gè)帶有絕緣座的空心金屬球A帶有帶有410-8C的正電荷，有絕緣金屬小球的正電荷，有絕緣金屬小球B帶有帶有210-8C的負(fù)電荷，使的負(fù)電荷，使B球與球與A球的內(nèi)部接觸后

16、，將球的內(nèi)部接觸后，將B球取出，則球取出，則A、B球各帶電量為球各帶電量為( )QA410-8C，QB210-8CQA10-8C，QB10-8CQA210-8C，QB0CQA0C，QB210-8CBABC36 1 1、請用學(xué)過的電學(xué)知識判斷下列說法正確的是請用學(xué)過的電學(xué)知識判斷下列說法正確的是（）（）A. A. 電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全B. B. 制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好C. C. 小鳥停在單根高壓輸電線上會被電死小鳥停在單根高壓輸電線上會被電死D. D. 打雷時(shí)，呆在汽車?yán)锉却粼谀疚堇镆ｋU(xiǎn)打雷時(shí)，呆在汽車?yán)锉却粼谀疚堇镆?/p>

17、險(xiǎn)B372 2關(guān)于靜電平衡，下列說法中正確的是關(guān)于靜電平衡，下列說法中正確的是( ( ) ) A A當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)間的電勢一定相等當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)間的電勢一定相等 B B當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，其外表面附近的電場方向一定與導(dǎo)體的表面垂直當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，其外表面附近的電場方向一定與導(dǎo)體的表面垂直 C C絕緣體也有靜電平衡狀態(tài)絕緣體也有靜電平衡狀態(tài) D D達(dá)到靜電平衡時(shí)，電荷分布在導(dǎo)體的外表面達(dá)到靜電平衡時(shí)，電荷分布在導(dǎo)體的外表面ABD383 3在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電器在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電器A A和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體和一個(gè)

18、帶正電荷的空腔導(dǎo)體B B，下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開的是下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開的是 ( ) ( )A A用取電棒用取電棒( (帶絕緣柄的導(dǎo)體棒帶絕緣柄的導(dǎo)體棒) )先跟先跟B B的內(nèi)壁接觸一下后再跟的內(nèi)壁接觸一下后再跟A A接觸接觸B B用取電棒先跟用取電棒先跟B B的外壁接觸一下后再跟的外壁接觸一下后再跟A A接觸接觸C C用絕緣導(dǎo)線把驗(yàn)電器跟取電棒的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與用絕緣導(dǎo)線把驗(yàn)電器跟取電棒的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與B B的內(nèi)壁接的內(nèi)壁接觸觸D D使驗(yàn)電器使驗(yàn)電器A A靠近靠近B BBCD394 4一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)正點(diǎn)荷。圖中的哪一個(gè)一

19、個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)正點(diǎn)荷。圖中的哪一個(gè)能正確表示其電場分布的情況能正確表示其電場分布的情況 ( ) ( )B405 5、把原來不帶電的金屬球殼、把原來不帶電的金屬球殼B B的外表面接地，將一個(gè)帶正電的小球的外表面接地，將一個(gè)帶正電的小球A A從小孔中放入球殼內(nèi)，從小孔中放入球殼內(nèi)，但不與但不與B B發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后，則（）發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后，則（） A. A. 球殼球殼B B的空腔中場強(qiáng)處處為零。的空腔中場強(qiáng)處處為零。B. B. 球殼球殼B B不帶電。不帶電。C. C. 球殼球殼B B的內(nèi)，外表面電勢相等。的內(nèi)，外表面電勢相等。D. D. 球殼球殼B B的電勢為零。的電勢