靜電平衡與靜電屏蔽ppt課件

1、1 1電場(chǎng)的重要性質(zhì)是什么？電場(chǎng)的重要性質(zhì)是什么？ 答：對(duì)放入其中的電荷有力的作用。答：對(duì)放入其中的電荷有力的作用。2 2導(dǎo)體的重要特征或說(shuō)導(dǎo)體導(dǎo)電的原因是導(dǎo)體的重要特征或說(shuō)導(dǎo)體導(dǎo)電的原因是 什么？什么？ 答：導(dǎo)體內(nèi)部有大量自由電荷。答：導(dǎo)體內(nèi)部有大量自由電荷。3 3把不帶電金屬導(dǎo)體放入電場(chǎng)中，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)把不帶電金屬導(dǎo)體放入電場(chǎng)中，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象象? ? 答答: :靜電感應(yīng)靜電感應(yīng)【復(fù)習(xí)提問(wèn)】放在電場(chǎng)中的導(dǎo)體會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？放在電場(chǎng)中的導(dǎo)體會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？外電場(chǎng)力作用外電場(chǎng)力作用自由電子開始定向移動(dòng)自由電子開始定向移動(dòng)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)場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大合

2、場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越小合場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越小合場(chǎng)強(qiáng)為合場(chǎng)強(qiáng)為0時(shí)時(shí)自由電子停止定向移動(dòng)自由電子停止定向移動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)1. 靜電平衡：導(dǎo)體中包括表面沒(méi)有電靜電平衡：導(dǎo)體中包括表面沒(méi)有電 荷荷的定向移動(dòng)的狀態(tài)，叫做靜電平衡。的定向移動(dòng)的狀態(tài)，叫做靜電平衡。問(wèn)題：電子的定向移動(dòng)能否持續(xù)不斷地進(jìn)行下去？問(wèn)題：電子的定向移動(dòng)能否持續(xù)不斷地進(jìn)行下去？2.靜電平衡特點(diǎn)靜電平衡特點(diǎn) （1導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零。內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零。 （2靜電平衡狀態(tài)時(shí)的導(dǎo)體，電荷靜電平衡狀態(tài)時(shí)的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上只分布在導(dǎo)體的外表面上 ，導(dǎo)體，導(dǎo)體的內(nèi)部不可能存在有電荷的內(nèi)部不可能存在

3、有電荷這個(gè)特點(diǎn)可以用法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證這個(gè)特點(diǎn)可以用法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)（3 3處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體表面上任處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直?？捎梅醋C一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直?？捎梅醋C法證明，若不垂直，沿表面有切向分量，法證明，若不垂直，沿表面有切向分量，電荷將發(fā)生定向移動(dòng)。電荷將發(fā)生定向移動(dòng)。 證明證明（4 4處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體。處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體。導(dǎo)體表面是等勢(shì)，沿導(dǎo)體表面移動(dòng)電荷，導(dǎo)體表面是等勢(shì)，沿導(dǎo)體表面移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力與表面切向垂直，電場(chǎng)力做功為零。電場(chǎng)力與表面切向垂直，電場(chǎng)力做功為零。 所以電勢(shì)差為零

4、，表面是等勢(shì)面。內(nèi)部處所以電勢(shì)差為零，表面是等勢(shì)面。內(nèi)部處處處E=0E=0，任兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力為零，任兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力為零，任兩點(diǎn)等勢(shì)，所以是等勢(shì)體。任兩點(diǎn)等勢(shì)，所以是等勢(shì)體。 演示實(shí)驗(yàn)1靜電屏蔽：導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩無(wú)論接地靜電屏蔽：導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩無(wú)論接地與否可以把外部電場(chǎng)遮住，使其內(nèi)部不受與否可以把外部電場(chǎng)遮住，使其內(nèi)部不受外電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽外電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽2解釋：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場(chǎng)解釋：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，將導(dǎo)體挖空，變成一個(gè)導(dǎo)體殼，強(qiáng)處處為零，將導(dǎo)體挖空，變成一個(gè)導(dǎo)體殼，殼內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)仍處處為零，金屬網(wǎng)罩可以起到

5、殼內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)仍處處為零，金屬網(wǎng)罩可以起到導(dǎo)體殼的作用，所以能使導(dǎo)體殼內(nèi)或金屬網(wǎng)導(dǎo)體殼的作用，所以能使導(dǎo)體殼內(nèi)或金屬網(wǎng)罩內(nèi)的區(qū)域不受外部電場(chǎng)的影響罩內(nèi)的區(qū)域不受外部電場(chǎng)的影響帶電鳥籠中的鳥為什帶電鳥籠中的鳥為什么安然無(wú)恙？么安然無(wú)恙？因?yàn)榻饘倬W(wǎng)罩屏蔽了因?yàn)榻饘倬W(wǎng)罩屏蔽了外部的電場(chǎng)，網(wǎng)罩內(nèi)外部的電場(chǎng)，網(wǎng)罩內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)，也不帶部沒(méi)有電場(chǎng)，也不帶電，所以鳥能安然無(wú)電，所以鳥能安然無(wú)恙。恙。特別注意：特別注意： 利用靜電屏蔽裝置屏蔽外部的電利用靜電屏蔽裝置屏蔽外部的電場(chǎng)時(shí)，金屬外殼接地與不接地都可以場(chǎng)時(shí)，金屬外殼接地與不接地都可以起到效果。起到效果。 但是，利用靜電屏蔽裝置屏蔽內(nèi)但是，利用靜電屏蔽裝置屏蔽

6、內(nèi)部的電場(chǎng)時(shí)，金屬外殼必須接地，否部的電場(chǎng)時(shí)，金屬外殼必須接地，否則起不到屏蔽的效果。則起不到屏蔽的效果。演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn)3靜電屏蔽的應(yīng)用靜電屏蔽的應(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，可以防止外電場(chǎng)的干擾纜外面包的一層鉛皮，可以防止外電場(chǎng)的干擾（2電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿戴金屬絲網(wǎng)電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋，可以對(duì)人體起到靜電屏制成的衣、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)蔽作用，使人安全作業(yè) 一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一

7、個(gè)正電荷，其電場(chǎng)的分布是下圖中的（一個(gè)正電荷，其電場(chǎng)的分布是下圖中的（ ）考慮：上題中，若將考慮：上題中，若將金屬球的外殼接地，金屬球的外殼接地，則其電場(chǎng)的分布是則其電場(chǎng)的分布是（ ）BD1靜電平衡狀態(tài)：靜電平衡狀態(tài)： 導(dǎo)體中包括表面沒(méi)有電荷定向運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。導(dǎo)體中包括表面沒(méi)有電荷定向運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。 基本特征：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處基本特征：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處 處為零；電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。處為零；電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。 注意：這里的注意：這里的“場(chǎng)強(qiáng)場(chǎng)強(qiáng)”，指的是合場(chǎng)強(qiáng)。，指的是合場(chǎng)強(qiáng)。2靜電屏蔽：靜電屏蔽： 導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩可以把外部電場(chǎng)遮住，使其內(nèi)導(dǎo)體殼或

8、金屬網(wǎng)罩可以把外部電場(chǎng)遮住，使其內(nèi)部不受外電場(chǎng)的影響部不受外電場(chǎng)的影響 接地的導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩可以把內(nèi)部的電場(chǎng)遮住，使接地的導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩可以把內(nèi)部的電場(chǎng)遮住，使外部不受內(nèi)電場(chǎng)的影響。外部不受內(nèi)電場(chǎng)的影響。課堂小結(jié)課堂小結(jié) 導(dǎo)體自身帶電處于靜電平衡，下列說(shuō)法中正確的是（ ）A.導(dǎo)體內(nèi)部處處場(chǎng)強(qiáng)為零B.表面處場(chǎng)強(qiáng)不為零,曲率半徑小的地方場(chǎng)強(qiáng)大C.電荷只分布在外表面，電場(chǎng)線一定和外表面處處垂直D.電場(chǎng)線在導(dǎo)體處中斷課外思考課外思考: :下圖中的下圖中的C C驗(yàn)電器張開嗎？為什么驗(yàn)電器張開嗎？為什么? ?BAC例、長(zhǎng)為例、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，將一帶的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，將一帶電量為電量為q的點(diǎn)電荷放在距棒左端的點(diǎn)電荷放在距棒左端R處，處，如下圖，當(dāng)達(dá)到靜電平衡后棒上感應(yīng)如下圖，當(dāng)達(dá)到靜電平衡后棒上感應(yīng)的電荷的電荷 在棒內(nèi)中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小在棒內(nèi)中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小 等于等于 方向：方向： +qRL2)2(LRqk（向左即指向點(diǎn)電荷（向左即指向點(diǎn)電荷證明：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，表面上任一證明：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，表面上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直。點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直。證：圖示，假如表面的場(chǎng)強(qiáng)方證：圖示，假如表面的場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)的表面不垂直，則沿向與該點(diǎn)的表面不垂直，則沿表面有場(chǎng)強(qiáng)的切向分量表面有場(chǎng)強(qiáng)的切向分量Ef Ef ，則在導(dǎo)