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第一章：靜電場(chǎng),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(chǎng),,,,,,,,,二.靜電平衡,3、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)合場(chǎng)強(qiáng)為零。自由電荷的定向移動(dòng)停止 .,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)生的附加電場(chǎng)E′和原電場(chǎng)E在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即 E′=E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)。,,,,,,,,,E,＋,－,－,－,－,＋,＋,＋,,,,,,,E′,＋,－,－,＋,三、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點(diǎn)： （1）導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零,（2）整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面,（3）導(dǎo)體外部電場(chǎng)線與導(dǎo)體表面垂直,注意：地球是一個(gè)極大的導(dǎo)體，可以認(rèn)為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個(gè)等勢(shì)體。這是我們可以選大地做零電勢(shì)體的一個(gè)原因。,1.長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一電荷量為+q的點(diǎn)電荷放在與棒的左端距離為R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)中點(diǎn)O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)有多大？方向如何？,2.帶電量分別為+Q和-Q的兩個(gè)點(diǎn)電荷相距為r，在兩點(diǎn)電荷之間放入一個(gè)不帶電的導(dǎo)體棒，如圖所示，當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后，感應(yīng)電荷在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)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(shí)驗(yàn):,,和內(nèi)壁接觸的小球不能使驗(yàn)電器箔片張開(kāi),表明金屬筒內(nèi)壁沒(méi)有電荷分布.,研究靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部的電荷,結(jié)論:,導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)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(méi)有電荷,——法拉第圓筒 實(shí)驗(yàn),靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布的特點(diǎn),（1）導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)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(méi)有電荷,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，就是尖端放電。,在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，物體曲率大的地方(如尖銳、細(xì)小的頂端，彎曲很厲害處)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(diǎn)燃的蠟燭當(dāng)我們不斷給導(dǎo)體充電的時(shí)候，火焰就好像被風(fēng)吹動(dòng)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(chǎng)強(qiáng),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),正負(fù)電荷奔向異種電荷,相當(dāng)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?xì)庠詈腿細(xì)鉄崴鞯碾娮狱c(diǎn)火裝置,,,,,針尖形狀,思考2：驗(yàn)電器或靜電計(jì)金屬桿上端為什么固定一個(gè)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(gè)或幾個(gè)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(yàn)電器罩住,會(huì)怎樣呢?,思考:用金屬網(wǎng)罩將驗(yàn)電器罩住,會(huì)怎樣呢?,思考:空心導(dǎo)體殼內(nèi)的驗(yàn)電器箔片不會(huì)張開(kāi)，為什么?,,靜電屏蔽:靜電平衡時(shí),空心導(dǎo)體殼可保護(hù)其 內(nèi)部區(qū)域不受外電場(chǎng)影響 的現(xiàn)象.,因?yàn)閷?dǎo)體殼內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)為 零，相當(dāng)于遮擋了外界電 場(chǎng)對(duì)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(diǎn) 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。,（2）靜電屏蔽 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，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(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： 1．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) 2．導(dǎo)體上電荷的分布 （1）導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)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(gè)原來(lái)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(diǎn)，C是金屬內(nèi)部一點(diǎn)，其電場(chǎng)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(gè)架在絕緣支座上的金屬球，原來(lái)都不帶電，中間用導(dǎo)線連接，現(xiàn)用一個(gè)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(shuō)法都不對(duì),A球帶正電，B球帶負(fù)電,A球帶正電，B球不帶電,A球不帶電，B球帶負(fù)電,A,,,靜電現(xiàn)象的應(yīng)用,例3、將懸在細(xì)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(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)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(gè)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(fù)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(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. 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(niǎo)停在單根高壓輸電線上會(huì)被電死 D. 打雷時(shí)，呆在汽車?yán)锉却粼谀疚堇镆ｋU(xiǎn),B,2．關(guān)于靜電平衡，下列說(shuō)法中正確的是( ) A．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 B．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 C．絕緣體也有靜電平衡狀態(tài) D．達(dá)到靜電平衡時(shí)，電荷分布在導(dǎo)體的外表面,ABD,3．在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電器A和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體B，下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開(kāi)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(yàn)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(yàn)電器A靠近B,BCD,4．一個(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)分布的情況 ( ),B,5、把原來(lái)不帶電的金屬球殼B的外表面接地，將一個(gè)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(dá)到靜電平衡后，則（ ） A. 球殼B的空腔中場(chǎng)強(qiáng)處處為零。 B. 球殼B不帶電。 C. 球殼B的內(nèi)，外表面電勢(shì)相等。 D. 球殼B的電勢(shì)為零。,ＣＤ,,Ｂ,Ａ,,,,,,,,A,,B,,,,,,,,,6、如圖所示，把原來(lái)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(dá)到靜電平衡后，則： A、B的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零 B、B不帶電 C、B的內(nèi)外表面電勢(shì)相等 D、B帶負(fù)電,B的外部電場(chǎng)強(qiáng)度為零嗎？,7．在一個(gè)導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個(gè)電量為＋Q的點(diǎn)電荷，用E 表示球殼外任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)，則( ) A．當(dāng)＋Q在球殼中央時(shí)，E＝0 B．不論＋Q在球殼內(nèi)何處，E一定為零 C．只有當(dāng)＋Q在球心且球殼接地時(shí)，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(gè)帶正電荷的小金屬球A放入腔中，當(dāng)靜電平衡時(shí)，圖中a、b、c三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E和電勢(shì),的關(guān)系是( ),A．EaEbEc，,B．Ea=EbEc，,C．Ea=Eb=Ec，,D．EaEcEb，,,,,D,