《靜電現(xiàn)象的應用》(課堂PPT)

1、1第7節(jié)：靜電現(xiàn)象的應用2一、靜電感應一、靜電感應靜電平衡狀態(tài)下導體的電場靜電平衡狀態(tài)下導體的電場3-0E二二.靜電平衡靜電平衡-1 1、導體中自由電荷、導體中自由電荷在電場力作用下將發(fā)在電場力作用下將發(fā)生定向移動生定向移動. .EEE2 2、 導體兩端出現(xiàn)感應導體兩端出現(xiàn)感應電荷電荷, ,感應電荷在導體中感應電荷在導體中中產(chǎn)生反方向的附加場中產(chǎn)生反方向的附加場. .40E -E -3 3、感應電荷的電場增到、感應電荷的電場增到與外電場相等時，導體內(nèi)與外電場相等時，導體內(nèi)合場強為零。自由電荷的合場強為零。自由電荷的定向移動停止定向移動停止 . .0E -E=04 4、靜電平衡：導體、靜電平衡：

2、導體中無電荷定向移動中無電荷定向移動的狀態(tài)的狀態(tài), ,就叫靜電平就叫靜電平衡狀態(tài)衡狀態(tài). .5 靜電平衡靜電平衡 發(fā)生靜電感應的導體，當感應電荷產(chǎn)生的附發(fā)生靜電感應的導體，當感應電荷產(chǎn)生的附加電場加電場E和原電場和原電場E在導體內(nèi)疊加為零，即在導體內(nèi)疊加為零，即E=E時，自由電子停止定向移動，這時導體所處時，自由電子停止定向移動，這時導體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。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)導體的特點：三、處于靜電平衡狀態(tài)導體的特點：（1 1）導體內(nèi)部的場強處處為零）導體內(nèi)部的場強處處為零（2 2）整個導體是一個等勢）整個導體是一個等勢體，表面是一個等勢面體，表面

3、是一個等勢面（3 3）導體外部電場線與導體表面垂直）導體外部電場線與導體表面垂直+-E注意：注意：地球是一個極大地球是一個極大的導體，可以認為處于的導體，可以認為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個等勢體。這是我是一個等勢體。這是我們可以選大地做零電勢們可以選大地做零電勢體的一個原因。體的一個原因。71.1.長為長為L L的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一電荷量為的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一電荷量為+q+q的點電荷放在與棒的左端距離為的點電荷放在與棒的左端距離為R R的地方，如圖的地方，如圖所示。達到靜電平衡后，棒上的感應電荷在棒內(nèi)所示。達到靜電平衡后，棒上的感應電荷在棒內(nèi)中點中點O O處

4、產(chǎn)生的場強有多大？方向如何？處產(chǎn)生的場強有多大？方向如何？ RLO O+q答：答：達到靜電平衡后導體內(nèi)部處處場強為零達到靜電平衡后導體內(nèi)部處處場強為零則則 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，即指向點電荷源方向相反，即指向點電荷+q.q82 2. .帶電量分別為帶電量分別為+Q+Q和和-Q-Q的兩個點電荷相距為的兩個點電荷相距為r r，在兩，在兩點電荷之間放入一個不帶電的導體棒，如圖所示，當點電荷之間放入一個不帶電的導體棒，如圖所示，當導體達到靜電平衡后，感應電荷在兩點電荷連線中點導體達到靜電平衡后，感應電荷在兩點電荷連線中點O O處產(chǎn)生的場強大小為多大？方向怎樣？處

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

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

7、用下，物體曲率大的地方( (如如尖銳、細小的頂端，彎曲很厲害處尖銳、細小的頂端，彎曲很厲害處) )附近，等電附近，等電勢面密，電場強度劇增，致使這里空氣被電離勢面密，電場強度劇增，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)象離而產(chǎn)生氣體放電的現(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 在導體尖端附近放一根點燃的蠟燭當在導體尖端附近放一根點燃的蠟燭當我們不斷給導體充電的時候，火焰就好我們不斷給導體充電的時候，火焰就好像被風吹動一樣朝

8、背離尖端的方向偏移。像被風吹動一樣朝背離尖端的方向偏移。16 導體尖端電荷密度大導體尖端電荷密度大 尖端周圍電場強尖端周圍電場強 空氣中殘留帶電粒子劇烈運動空氣中殘留帶電粒子劇烈運動 分子中正負電荷分開分子中正負電荷分開 正負電荷奔向異種電荷正負電荷奔向異種電荷 相當于尖端失去電荷相當于尖端失去電荷 尖端放電尖端放電尖端放電尖端放電17思考思考1 1：尖端放電在生活中有哪些應用？：尖端放電在生活中有哪些應用？避雷針避雷針燃氣灶和燃氣熱水器的電子點火裝置燃氣灶和燃氣熱水器的電子點火裝置針針尖尖形形狀狀18思考思考2 2：驗電器或靜電計金屬桿上端為什么固：驗電器或靜電計金屬桿上端為什么固定一個金屬

9、球而不做成針尖形狀？定一個金屬球而不做成針尖形狀？19避雷針避雷針避雷針避雷針是利用是利用尖端放電尖端放電避免雷擊的一避免雷擊的一種設施。種設施。 它是一個或幾個尖銳的金屬棒它是一個或幾個尖銳的金屬棒,安裝在安裝在建筑物的頂端建筑物的頂端,用粗導線與埋在地下的金用粗導線與埋在地下的金屬板連接屬板連接,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)罩將驗電器罩住用金屬網(wǎng)罩將驗電器罩住,會怎樣呢會怎樣呢? 23+思考思考: :用用金屬網(wǎng)罩金屬網(wǎng)罩將驗電器罩住將驗電器罩住, ,會怎樣呢會怎樣呢? ?2425-+ 思考思考: :空心導體殼內(nèi)的驗電器箔片不會張開，空心導體殼內(nèi)

10、的驗電器箔片不會張開，為什么為什么? ?靜電屏蔽靜電屏蔽: :靜電平衡時靜電平衡時, ,空心導體殼可保護其空心導體殼可保護其 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. . 因為導體殼內(nèi)部因為導體殼內(nèi)部合場強為零合場強為零. .26靜電屏蔽靜電屏蔽由于靜電感應，可使金屬由于靜電感應，可使金屬網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的場強為網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的場強為零，相當于遮擋了外界電零，相當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)象叫做現(xiàn)象叫做靜電屏蔽靜電屏蔽。什么是靜電屏蔽？27 1 1靜電屏蔽靜電屏蔽 （1 1）空腔導體的特點）空腔導體的特點空腔導體能把外電場擋住，空腔內(nèi)沒空腔導

11、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。有電場，空腔內(nèi)不受外電場的影響。 （2 2）靜電屏蔽）靜電屏蔽導體殼（金屬網(wǎng)罩）能保護它所包圍導體殼（金屬網(wǎng)罩）能保護它所包圍的區(qū)域，使這個區(qū)域不受外電場的影響，的區(qū)域，使這個區(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。含金屬絲的織物制成的。31 兩位英國科學家08年在倫敦進行一次危險的電力學表演。其中一名科學家

12、將把另一位科學家關(guān)進一個鐵籠子里，然后用數(shù)百萬伏特的電流對其進行電擊。 鑒于表演的危險性，兩名科學家事先都買好了價值1200萬英鎊的保險。 3233本節(jié)主要學了以下幾個問題：本節(jié)主要學了以下幾個問題： 1 1靜電平衡狀態(tài)下導體的電場靜電平衡狀態(tài)下導體的電場 學習了靜電平衡、靜電平衡狀態(tài)的概念，知道靜電學習了靜電平衡、靜電平衡狀態(tài)的概念，知道靜電平衡的條件是導體內(nèi)部的場強處處為零。學習了靜電平衡的條件是導體內(nèi)部的場強處處為零。學習了靜電平衡導體的特點平衡導體的特點 2 2導體上電荷的分布導體上電荷的分布 （1 1）導體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表）導體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表

13、面。面。 （2 2）在導體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。）在導體表面，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)象及其應用。了解了尖端放電現(xiàn)象及其應用。 4 4靜電屏蔽靜電屏蔽 了解了靜電屏蔽現(xiàn)象及其應用。了解了靜電屏蔽現(xiàn)象及其應用。34靜電現(xiàn)象的應用靜電現(xiàn)象的應用例例1、在一個原來不帶電的金屬導體殼的球心處放一帶正電的帶電體，在一個原來不帶電的金屬導體殼的球心處放一帶正電的帶電體，A、B分分別是球殼內(nèi)、外的兩點，別是球殼內(nèi)、外的兩點，C是金屬內(nèi)部一點，其電場分布是是金屬內(nèi)部一點，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是兩個架在絕緣支座上的金屬球，原來都不帶電，中間用導線連接，是兩個架在絕緣支座上的金屬球，原來都不帶電，中間用導線連接，現(xiàn)用一個帶正電的小球現(xiàn)用一個帶正電的小球C靠近靠近B球，用手摸一下球，用手摸一下B球，然后撤去導線，再拿走小球，然后撤去導線，再拿走小球球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球帶負電球帶負電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球帶負電球帶負電AABC+35靜電現(xiàn)象的應用靜電現(xiàn)象的應用例例3、將懸在細線上的帶正電的小球?qū)以诩毦€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)(不和球壁接不和球壁接觸觸)，另有一個懸掛在細線上的帶負電的小球，另有一個懸掛在細線上的帶負電的小球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、一個帶有絕緣座的空心金屬球一個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的負電荷，使的負電荷，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球各球各帶電量為帶電量為( )QA410-8C，QB210-8CQA10-8C，QB10-8CQA210-8C，QB0CQA0C，QB210-8CBABC36 1 1、請用學過的電學知識判斷下列說法正確的是請用學過的電學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，呆在汽車里比呆在木屋里要危險打雷時，呆在汽車里比呆在木屋里要危險

17、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當導體達到靜電平衡時，導體上任意兩當導體達到靜電平衡時，導體上任意兩點間的電勢一定相等點間的電勢一定相等 B B當導體達到靜電平衡時，其外表面附近的當導體達到靜電平衡時，其外表面附近的電場方向一定與導體的表面垂直電場方向一定與導體的表面垂直 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達到靜電平衡時，電荷分布在導體的外表達到靜電平衡時，電荷分布在導體的外表面面ABD383 3在絕緣板上放有一個不帶電的金箔驗電在絕緣板上放有一個不帶電的金箔驗電器器A A和一個帶正電荷的空腔導體和一個帶

18、正電荷的空腔導體B B，下列實，下列實驗方法中能使驗電器箔片張開的是驗方法中能使驗電器箔片張開的是 ( ) ( )A A用取電棒用取電棒( (帶絕緣柄的導體棒帶絕緣柄的導體棒) )先跟先跟B B的的內(nèi)壁接觸一下后再跟內(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用絕緣導線把驗電器跟取電棒的導體部用絕緣導線把驗電器跟取電棒的導體部分相連，再把取電棒與分相連，再把取電棒與B B的內(nèi)壁接觸的內(nèi)壁接觸D D使驗電器使驗電器A A靠近靠近B BBCD394 4一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個不帶電的空心金屬球，在

19、它的球心處放一個正點荷。圖中的哪一個能正確表示其電場分一個正點荷。圖中的哪一個能正確表示其電場分布的情況布的情況 ( ) ( )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，將的外表面接地，將一個帶正電的小球一個帶正電的小球A A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不從小孔中放入球殼內(nèi)，但不與與B B發(fā)生接觸，達到靜電平衡后，則（）發(fā)生接觸，達到靜電平衡后，則（） A. A. 球殼球殼B B的空腔中場強處處為零。的空腔中場強處處為零。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