1.靜電現(xiàn)象及其應(yīng)用

1、靜電現(xiàn)象的應(yīng)用 金沙高級(jí)中學(xué) 陳輝思考： 1、電場(chǎng)基本的特征是什么? 2、金屬導(dǎo)體的微觀結(jié)構(gòu)如何?3、如果將金屬導(dǎo)體放入電場(chǎng)中會(huì)出現(xiàn)什么情況?-0E二二.靜電平衡靜電平衡-1 1、導(dǎo)體中自由電荷、導(dǎo)體中自由電荷在電場(chǎng)力作用下將發(fā)在電場(chǎng)力作用下將發(fā)生定向移動(dòng)生定向移動(dòng). .EEE2 2、 導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷電荷, ,感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中中產(chǎn)生反方向中產(chǎn)生反方向的場(chǎng)的場(chǎng). .0E-E-3 3、感應(yīng)電荷的電場(chǎng)增到、感應(yīng)電荷的電場(chǎng)增到與外電場(chǎng)相等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)與外電場(chǎng)相等時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)合場(chǎng)強(qiáng)為零。自由電荷的合場(chǎng)強(qiáng)為零。自由電荷的定向移動(dòng)停止定向移動(dòng)停止 . .0E-E=04 4、

2、靜電平衡：導(dǎo)體、靜電平衡：導(dǎo)體中無(wú)電荷定向移動(dòng)中無(wú)電荷定向移動(dòng)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). . 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(chǎng)加電場(chǎng)EE和原電場(chǎng)和原電場(chǎng)E E在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即E=EE=E時(shí)，自由電子停止定向移動(dòng)，這時(shí)導(dǎo)體所處的狀時(shí)，自由電子停止定向移動(dòng)，這時(shí)導(dǎo)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。EEEE合=0三、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(chǎng)強(qiáng)處處為零）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零（2 2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)）整個(gè)導(dǎo)體是一

3、個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面體，表面是一個(gè)等勢(shì)面（3 3）導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂）導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直直+-E注意：注意：地球是一個(gè)極大地球是一個(gè)極大的導(dǎo)體，可以認(rèn)為處于的導(dǎo)體，可以認(rèn)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(gè)等勢(shì)體。這是我是一個(gè)等勢(shì)體。這是我們可以選大地做零電勢(shì)們可以選大地做零電勢(shì)體的一個(gè)原因。體的一個(gè)原因。1.1.長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng) L的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一電荷量為的導(dǎo)體棒原來(lái)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的地方，如圖的地方，如圖所示。達(dá)到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)所示。達(dá)到靜電平衡后，棒上

4、的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)中點(diǎn)O O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)有多大？方向如何？處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)有多大？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(chǎng)強(qiáng)為零達(dá)到靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部處處場(chǎng)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)電源方向相反，即指向點(diǎn)電荷荷+q.q二、導(dǎo)體上電荷的分布二、導(dǎo)體上電荷的分布研究靜電平衡時(shí)研究靜電平衡時(shí)導(dǎo)體導(dǎo)體上上的電荷分布的電荷分布u結(jié)論結(jié)論: :導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷, ,電荷分布在導(dǎo)體的電荷分布在導(dǎo)體的外表面外表面導(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, ,凹凹陷的位置幾乎沒(méi)有電荷陷的位置幾乎沒(méi)有電

5、荷法拉第圓筒法拉第圓筒 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)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(méi)有電荷，電荷只分布在）導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面導(dǎo)體的外表面（2 2）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷）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，凹陷密度（單位面積的電荷量）越大，凹陷的位置幾乎沒(méi)有電荷的位置幾乎沒(méi)有電荷均勻球形導(dǎo)體均勻球形導(dǎo)體導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近的電場(chǎng)導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近的電場(chǎng)特別強(qiáng)，它會(huì)導(dǎo)致一個(gè)重要的后果，就是尖端特別強(qiáng)，它會(huì)導(dǎo)致一個(gè)重要的后果，就是尖端放電。放電。在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，物體曲率大的地方在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，

6、物體曲率大的地方( (如尖如尖銳、細(xì)小的頂端，彎曲很厲害處銳、細(xì)小的頂端，彎曲很厲害處) )附近，等電勢(shì)附近，等電勢(shì)面密，電場(chǎng)強(qiáng)度劇增，致使這里空氣被電離而面密，電場(chǎng)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(zhuān)指尖端附近空氣電離電為電暈放電的一種，專(zhuān)指尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放電的現(xiàn)象而產(chǎn)生氣體放電的現(xiàn)象三三 尖端放電尖端放電什么是尖端放電？什么是尖端放電？ 導(dǎo)體尖端電荷密度大導(dǎo)體尖端電荷密度大 尖端周?chē)妶?chǎng)強(qiáng)尖端周?chē)妶?chǎng)強(qiáng) 空氣中殘留帶電粒子劇烈運(yùn)動(dòng)空氣中殘留帶電粒子劇烈運(yùn)動(dòng) 分子中正負(fù)電荷分開(kāi)分子中正負(fù)電

7、荷分開(kāi) 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)火裝置針針尖尖形形狀狀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(shè)施。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,安裝安裝在建筑物的頂端在建筑物的頂端,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.四四 靜電屏蔽靜電屏蔽由于靜

8、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(chǎng)強(qiáng)為網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的場(chǎng)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(chǎng)對(duì)它內(nèi)部的影響，這種場(chǎng)對(duì)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？ 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(chǎng)擋住，空腔內(nèi)沒(méi)空腔導(dǎo)體能把外電場(chǎng)擋住，空腔內(nèi)沒(méi)有電場(chǎng)，空腔內(nèi)不受外電場(chǎng)的影響。有電場(chǎng)，空腔內(nèi)不受外電場(chǎng)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(chǎng)的影響，的區(qū)域，使這個(gè)區(qū)域不受外電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽

9、。這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。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。 兩位英國(guó)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(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)。 本節(jié)主要學(xué)了以下幾個(gè)問(wèn)題：本節(jié)主要學(xué)了以下幾個(gè)問(wèn)題： 1 1靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng)靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場(chǎng) 學(xué)習(xí)了靜電平衡、靜電平衡狀態(tài)的概念，知道靜電學(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(chǎng)強(qiáng)處處為零。學(xué)習(xí)了靜電

10、平衡的條件是導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。學(xué)習(xí)了靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)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(méi)有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表）導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。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。 2、請(qǐng)用學(xué)過(guò)的電學(xué)知識(shí)判斷下列說(shuō)法正確的是請(qǐng)用學(xué)過(guò)的電學(xué)知識(shí)判斷下列說(shuō)法正確的是（）（）A. A. 電工穿絕緣衣比穿金屬

11、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(niǎo)停在單根高壓輸電線上會(huì)被電死小鳥(niǎo)停在單根高壓輸電線上會(huì)被電死D. D. 打雷時(shí)，呆在汽車(chē)?yán)锉却粼谀疚堇镆ｋU(xiǎn)打雷時(shí)，呆在汽車(chē)?yán)锉却粼谀疚堇镆ｋU(xiǎn)B3 3關(guān)于靜電平衡，下列說(shuō)法中正確的是關(guān)于靜電平衡，下列說(shuō)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(shì)一定相等點(diǎn)間的電勢(shì)一定相等 B B當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，其外表面附近的當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，其外表面附近的電場(chǎng)方向一定與導(dǎo)體的表面垂直電場(chǎng)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)體的外表達(dá)到靜電平衡時(shí)，電荷分布在導(dǎo)體的外表面面ABD4 4一個(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，在它的球心處放一個(gè)正點(diǎn)荷。圖中的哪一個(gè)能正確表示其電場(chǎng)分一個(gè)正點(diǎn)荷。圖中的哪一個(gè)能正確表示其電場(chǎng)分布的情況布的情況 ( ) ( )B5 5、把原來(lái)不帶電的金屬球殼、把原來(lái)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(gè)帶正電的小球一個(gè)帶正電的小