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1、 静电现象的应用静电现象的应用 怀仁一中高二物理组怀仁一中高二物理组 （2）金属导体的微观结构如何？金属导体的微观结构如何？（3）将金属导体放入电场中将金属导体放入电场中自由电子怎样移动？自由电子怎样移动？思考：思考：点击图片点击图片(1)(1)(1)(1)电场的重要性质是什么？电场的重要性质是什么？电场的重要性质是什么？电场的重要性质是什么？静电感应现象静电感应现象放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场力的作放入电场中的导体，其内部的自由电子在电场力的作用下向电场的反方向作定向移动，致使导体的两端分用下向电场的反方向作定向移动，致使导体的两端分别出现等量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象
2、。别出现等量的正、负电荷。这种现象叫静电感应现象。思思考考a a电子的聚集会出现怎样的结果？电子的聚集会出现怎样的结果？b b电子是否会永远这样定向运动下去电子是否会永远这样定向运动下去？c c最终会出现怎样的现象？最终会出现怎样的现象？发生静电感应时发生静电感应时,导体内的自由电子导体内的自由电子不再发生定向移动的状态，导体达到了不再发生定向移动的状态，导体达到了静电平衡状态。静电平衡状态。思考：静电平衡的条件是什么？思考：静电平衡的条件是什么？处于静电平衡的导体有两种处于静电平衡的导体有两种处于电场中的原来不带电的导体处于电场中的原来不带电的导体孤立的带电导体孤立的带电导体2.静电平衡状态
3、下导体的特点静电平衡状态下导体的特点A、场强的特点、场强的特点 处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处 为零。为零。导导体体外外表表面面处处场场强强方方向向必必跟跟该该点点的的表表面面垂垂直直。B、电势的特点、电势的特点处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它 的表面是个等势面。的表面是个等势面。-+-+-+E0E合=0例例1：如图，长为：如图，长为L的导体棒原来不带电，现将一的导体棒原来不带电，现将一带电量为带电量为q的点电荷放在距棒左端为的点电荷放在距棒左端为R的某点的某点.当达当达到静电平衡时，棒上感应电荷
4、在棒内中点处产生到静电平衡时，棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大小为多大的场强的大小为多大?3.导体上的电荷的分布导体上的电荷的分布法法拉拉第第圆圆筒筒实实验验1、由实验现象能得到什么结论？为什么？、由实验现象能得到什么结论？为什么？结论结论:带电导体内部没有净电荷带电导体内部没有净电荷,其净电荷其净电荷只只分布在外分布在外表面表面.2、带电导体的电荷是否均匀分布在导体的外表面？、带电导体的电荷是否均匀分布在导体的外表面？越尖锐的地方电荷越多，电荷密度越大越尖锐的地方电荷越多，电荷密度越大,外部场强也外部场强也越强；越强；凹陷的地方几乎没有电荷凹陷的地方几乎没有电荷.均匀球形导体均匀球形导
5、体静电平衡时静电平衡时,导体上电荷分布特点事例图导体上电荷分布特点事例图:导体尖端的电荷密度很大，附近的电场导体尖端的电荷密度很大，附近的电场特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端放电。放电。三三.尖端放电尖端放电尖端放电的应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的尖端放电的应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施一种设施尖端放电的防止：电能损失，高压设备中导体的表面尖端放电的防止：电能损失，高压设备中导体的表面应该尽量光滑应该尽量光滑具有空腔的金属导体在静电平衡状态下，不具有空腔的金属导体在静电平衡状态下，不仅导体内部场强为零，而且腔内场强也为零，仅导
6、体内部场强为零，而且腔内场强也为零，因而置于腔内的物体不受外界电场的影响，因而置于腔内的物体不受外界电场的影响，这种作用叫静电屏蔽这种作用叫静电屏蔽知识扩展：知识扩展：1、空腔导体在外电场中处于静电平衡，其内部、空腔导体在外电场中处于静电平衡，其内部场强总等于零，因此外电场不可能对其内部空间发生任何场强总等于零，因此外电场不可能对其内部空间发生任何影响；影响；2、空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽，空腔导体接地、空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽，空腔导体接地的屏蔽为全屏蔽若空腔导体导体内有带电体，在静电平衡的屏蔽为全屏蔽若空腔导体导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表面将产生异号的感生电荷，如果外壳不接
7、地时，它的内表面将产生异号的感生电荷，如果外壳不接地则外表面会产生与内部带电体同号的感生电荷，此时感应则外表面会产生与内部带电体同号的感生电荷，此时感应电荷的电场将对外界产生影响，这时空腔导体只能对外电电荷的电场将对外界产生影响，这时空腔导体只能对外电场屏蔽，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外场屏蔽，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽；如果外壳接地，外表面产生的感应电荷通过接地线屏蔽；如果外壳接地，外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地，外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影流入大地，外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽较全屏蔽响也随之而消
8、除，所以这种屏蔽较全屏蔽定义延伸：为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为定义延伸：为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电气设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把了避免电气设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电气设备对外界外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电气设备对外界产生影响，这就叫做静电屏蔽产生影响，这就叫做静电屏蔽3、静电屏蔽的应用：、静电屏蔽的应用：电子仪器设备外面电子仪器设备外面的金属罩，通讯电缆外面包的铅皮等等都的金属罩，通讯电缆外面包的铅皮等等都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。总之：在静电平
9、衡状态下，无论是空心导体还是实总之：在静电平衡状态下，无论是空心导体还是实心导体；不论导体本身带电多少，导体必定为等势体，心导体；不论导体本身带电多少，导体必定为等势体，其内部场强为零，这是静电屏蔽的理论基础；封闭导其内部场强为零，这是静电屏蔽的理论基础；封闭导体壳无论接地与否，内部电场不受壳外电荷与电场的体壳无论接地与否，内部电场不受壳外电荷与电场的影响，接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响，影响，接地封闭导体壳外电场不受壳内电荷的影响，这种现象也叫静电屏蔽这种现象也叫静电屏蔽尖端放电演示实验应用：避雷针四.静电屏蔽静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用轻松练习1当导体达到静电平衡时，场强方面的特征
10、是（）A外电场E0消失B感应电荷产生的电场E为零C导体内部的合场强E为零D导体表面和内部的合场强均为零C2将原来不带电的绝缘导体B移近带负电的绝缘导体A，如1-93所示，以下说法正确的是：（）A导体B上各点的场强大小相等B导体A内部的场强一定为零C导体B的左端电势比右端电势高D导体B上的感应电荷在它的C点所形成的场强一定不为零解析：A错导体B上内部各点的场强大小为零，但是外部场强大小不相等B对导体A内部的场强一定为零。因为电荷分布在外表C错导体B的左端电势和右端电势一样高，是等势体D对导体B上的感应电荷在它的C点所形成的场强一定不为零，因为它和A的电场合场强叠加为零。3.把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一个带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则（）A.球壳B的空腔中场强处处为零。B.球壳B不带电。C.球壳B的内，外表面电势相等。D.球壳B的电势为零。解析：A错，空腔内部电场不为零。B错，球壳内表面由于静电感应，要带负电荷。C对，处于静电平衡状态的导体，是个等势体，其上电势处处相等。D对，通常以大地为零电势，由于球壳与大地构成一个整体，相当于一个大导体，所以电势处处相等，是个等势体。所以电势都为零。小结1.什么是静电平衡状态2.静电平衡状态下导体的特点3.静电平衡时,导体上电荷分布特点4.静电屏蔽现象及应用