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第一章：靜電場,第7節(jié)：靜電現(xiàn)象的應(yīng)用,一、靜電感應(yīng),靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場,,,,,,,,,二.靜電平衡,3、感應(yīng)電荷的電場增到與外電場相等時，導(dǎo)體內(nèi)合場強為零。自由電荷的定向移動停止 .,靜電平衡 發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體，當感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場E′和原電場E在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即 E′=E時，自由電子停止定向移動，這時導(dǎo)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。,,,,,,,,,E,＋,－,－,－,－,＋,＋,＋,,,,,,,E′,＋,－,－,＋,三、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點： （1）導(dǎo)體內(nèi)部的場強處處為零,（2）整個導(dǎo)體是一個等勢體，表面是一個等勢面,（3）導(dǎo)體外部電場線與導(dǎo)體表面垂直,注意：地球是一個極大的導(dǎo)體，可以認為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個等勢體。這是我們可以選大地做零電勢體的一個原因。,1.長為L的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一電荷量為+q的點電荷放在與棒的左端距離為R的地方，如圖所示。達到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點O處產(chǎn)生的場強有多大？方向如何？,2.帶電量分別為+Q和-Q的兩個點電荷相距為r，在兩點電荷之間放入一個不帶電的導(dǎo)體棒，如圖所示，當導(dǎo)體達到靜電平衡后，感應(yīng)電荷在兩點電荷連線中點O處產(chǎn)生的場強大小為多大？方向怎樣？,方向水平向左,導(dǎo)體上電荷的分布,法拉第圓筒實驗:,,和內(nèi)壁接觸的小球不能使驗電器箔片張開,表明金屬筒內(nèi)壁沒有電荷分布.,研究靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)部的電荷,結(jié)論:,導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷,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,凹陷的位置幾乎沒有電荷,——法拉第圓筒 實驗,靜電平衡時導(dǎo)體上電荷的分布的特點,（1）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面,（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，凹陷的位置幾乎沒有電荷,導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近的電場特別強，它會導(dǎo)致一個重要的后果，就是尖端放電。,在強電場作用下，物體曲率大的地方(如尖銳、細小的頂端，彎曲很厲害處)附近，等電勢面密，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,尖端放電,什么是尖端放電？,在導(dǎo)體尖端附近放一根點燃的蠟燭當我們不斷給導(dǎo)體充電的時候，火焰就好像被風(fēng)吹動一樣朝背離尖端的方向偏移。,導(dǎo)體尖端電荷密度大,尖端周圍電場強,空氣中殘留帶電粒子劇烈運動,分子中正負電荷分開,正負電荷奔向異種電荷,相當于尖端失去電荷,尖端放電,尖端放電,思考1：尖端放電在生活中有哪些應(yīng)用？,避雷針,燃氣灶和燃氣熱水器的電子點火裝置,,,,,針尖形狀,思考2：驗電器或靜電計金屬桿上端為什么固定一個金屬球而不做成針尖形狀？,,避雷針,,避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。,它是一個或幾個尖銳的金屬棒,安裝在建筑物的頂端,用粗導(dǎo)線與埋在地下的金屬板連接,保持與大地的良好接觸.,思考:用金屬網(wǎng)罩將驗電器罩住,會怎樣呢?,思考:用金屬網(wǎng)罩將驗電器罩住,會怎樣呢?,思考:空心導(dǎo)體殼內(nèi)的驗電器箔片不會張開，為什么?,,靜電屏蔽:靜電平衡時,空心導(dǎo)體殼可保護其 內(nèi)部區(qū)域不受外電場影響 的現(xiàn)象.,因為導(dǎo)體殼內(nèi)部合場強為零.,靜電屏蔽,由于靜電感應(yīng)，可使金屬 網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的場強為 零，相當于遮擋了外界電 場對它內(nèi)部的影響，這種 現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。,什么是靜電屏蔽？,1．靜電屏蔽,（1）空腔導(dǎo)體的特點 空腔導(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）靜電屏蔽 導(dǎo)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，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。,電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等。,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。,兩位英國科學(xué)家08年在倫敦進行一次危險的電力學(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(xué)家事先都買好了價值1200萬英鎊的保險。,本節(jié)主要學(xué)了以下幾個問題： 1．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)部的場強處處為零。學(xué)習(xí)了靜電平衡導(dǎo)體的特點 2．導(dǎo)體上電荷的分布 （1）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。 （2）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。 3．尖端放電 了解了尖端放電現(xiàn)象及其應(yīng)用。 4．靜電屏蔽 了解了靜電屏蔽現(xiàn)象及其應(yīng)用。,靜電現(xiàn)象的應(yīng)用,例1、在一個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)、外的兩點，C是金屬內(nèi)部一點，其電場分布是( ),A,B,C,D,EA≠0，EB＝0，EC＝0,EA≠0，EB ≠0，EC＝0,EA ＝0，EB ≠0，EC＝0,EA≠0，EB ≠0，EC ≠0,B,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(dǎo)線連接，現(xiàn)用一個帶正電的小球C靠近B球，用手摸一下B球，然后撤去導(dǎo)線，再拿走小球C，那么( ),A,B,C,D,以上三種說法都不對,A球帶正電，B球帶負電,A球帶正電，B球不帶電,A球不帶電，B球帶負電,A,,,靜電現(xiàn)象的應(yīng)用,例3、將懸在細線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不和球壁接觸)，另有一個懸掛在細線上的帶負電的小球B向C靠近，則( ),A,B,C,D,A往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向,A的位置不變，B往右偏離豎直方向,A和B的位置都不變,A往左偏離豎直方向，B的位置不變,B,例4、一個帶有絕緣座的空心金屬球A帶有4×10-8C的正電荷，有絕緣金屬小球B帶有2×10-8C的負電荷，使B球與A球的內(nèi)部接觸后，將B球取出，則A、B球各帶電量為( ),A,B,C,D,QA＝4×10-8C，QB＝－2×10-8C,QA＝10-8C，QB＝10-8C,QA＝2×10-8C，QB＝0C,QA＝0C，QB＝2×10-8C,B,1、請用學(xué)過的電學(xué)知識判斷下列說法正確的是 （ ） A. 電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全 B. 制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好 C. 小鳥停在單根高壓輸電線上會被電死 D. 打雷時，呆在汽車里比呆在木屋里要危險,B,2．關(guān)于靜電平衡，下列說法中正確的是( ) A．當導(dǎo)體達到靜電平衡時，導(dǎo)體上任意兩點間的電勢一定相等 B．當導(dǎo)體達到靜電平衡時，其外表面附近的電場方向一定與導(dǎo)體的表面垂直 C．絕緣體也有靜電平衡狀態(tài) D．達到靜電平衡時，電荷分布在導(dǎo)體的外表面,ABD,3．在絕緣板上放有一個不帶電的金箔驗電器A和一個帶正電荷的空腔導(dǎo)體B，下列實驗方法中能使驗電器箔片張開的是 ( ) A．用取電棒(帶絕緣柄的導(dǎo)體棒)先跟B的內(nèi)壁接觸一下后再跟A接觸 B．用取電棒先跟B的外壁接觸一下后再跟A接觸 C．用絕緣導(dǎo)線把驗電器跟取電棒的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒與B的內(nèi)壁接觸 D．使驗電器A靠近B,BCD,4．一個不帶電的空心金屬球，在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布的情況 ( ),B,5、把原來不帶電的金屬球殼B的外表面接地，將一個帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不與B發(fā)生接觸，達到靜電平衡后，則（ ） A. 球殼B的空腔中場強處處為零。 B. 球殼B不帶電。 C. 球殼B的內(nèi)，外表面電勢相等。 D. 球殼B的電勢為零。,ＣＤ,,Ｂ,Ａ,,,,,,,,A,,B,,,,,,,,,6、如圖所示，把原來不帶電的金屬球殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不于B發(fā)生接觸，達到靜電平衡后，則： A、B的空腔內(nèi)電場強度為零 B、B不帶電 C、B的內(nèi)外表面電勢相等 D、B帶負電,B的外部電場強度為零嗎？,7．在一個導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個電量為＋Q的點電荷，用E 表示球殼外任一點的場強，則( ) A．當＋Q在球殼中央時，E＝0 B．不論＋Q在球殼內(nèi)何處，E一定為零 C．只有當＋Q在球心且球殼接地時，E＝0 D．只要球殼接地，不論＋Q在球殼內(nèi)何處，E一定為零,D,8、如圖所示為一空腔球形導(dǎo)體(不帶電)，現(xiàn)將一個帶正電荷的小金屬球A放入腔中，當靜電平衡時，圖中a、b、c三點的電場強度E和電勢,的關(guān)系是( ),A．EaEbEc，,B．Ea=EbEc，,C．Ea=Eb=Ec，,D．EaEcEb，,,,,D,