静电平衡状态
静电平衡状态
在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒，如
图所示，当导体达到静电平衡后，感应电荷在
两点电荷连线中点O处产生的场强大小为多大？
方向怎样？
因为：E1
E2
k (
感应电荷产生的电场
（附加场），E合是两 个电场叠加后的合电场
二、导体上电荷的分布 法拉第圆筒实验:
21
用两个带有绝缘手柄的金 属小球分别接触带有电荷 的金属圆筒的内壁和外壁.
1
法拉第圆筒实验:
2
和外壁接触的小球使验电 器箔片张开,表明金属筒外 壁有电荷分布.
1
法拉第圆筒实验:
和内壁接触的小球
不能使验电器箔片
A
D
E0
B
C
2.静电平衡状态
-
-
--
-
E0
-
-
1、导体中自由电荷 在电场力作用下将发 生定向移动.
-
E'
-
-
E'
-
E'
-
2、 导体两端出现感应 电荷,感应电荷在导体中 中产生反方向的附加场.
-
-
-
- E'
E0
-
-
3、感应电荷的电场增到 与外电场相等时，导体内 合场强为零。自由电荷的 定向移动停止 .
+
该现象表明金属网罩也能起到静电屏蔽作用. 类似事例:通讯电缆外包金属层,电学仪器外套金属罩.
思考:电力工作人员有时需要带电作业，怎样才能保
证他们的生命安全？
全身穿戴金属丝网制成的衣，帽，鞋，手套等。
对静电屏蔽的理解
1．现象：一个金属导体壳(网罩)能把壳外电场遮 住，使壳内部不受外电场影响，这种现象叫静电屏蔽.
高中物理精品试题： 静电的防止与应用
9.4 静电的防止与应用学习目标1．理解静电平衡状态及特点。
2．知道静电平衡时导体上电荷的分布特点。
3．了解生活中的静电现象及应用。
重点：静电平衡状态。
难点：电场中导体的特点。
知识点一、静电平衡状态1．静电感应现象：处于电场中的导体，由于电场力的作用，电荷出现重新分布的现象。
2．静电平衡状态：导体中（包括表面上）没有电荷定向移动的状态。
如上图所示，金属导体中自由电子受到导体周围电场的电场力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧正、负电荷在导体内部产生与原电场反向的电场，因与原来的电场反向，叠加的结果是使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度等于零为止，此时F＝E内q＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动，处于一个平衡状态，我们就说导体达到静电平衡状态。
3．静电平衡状态的特征（1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。
（2）处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。
（3）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面。
（4）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
4．静电平衡实质（1）在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。
（2）静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合＝0。
由于静电感应，在导体两侧出现等量异种感应电荷，感应电荷在导体内部形成与电场E0反向的电场E′，在导体内任一点E′=－E0，使得合电场强度E内=0。
【题1】如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q，a、b两点是金属板右侧表面上的两点，其中a到+Q的距离较小，下列说法正确的是A．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面带正电B．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电C．整个导体，包括表面上的a、b两点，是一个等势体，且电势等于零D．a、b两点的电场强度不为零，且a、b两点场强方向相同【答案】BCD【解析】金属板左侧接地，金属板与地球形成了一个导体，金属板相当于近端，而地球相当于远端，根据感应电荷“近异远同”的分布特点，A错，B对；由处于静电平衡状态导体的特点可知，a、b两点电势相等，接地后电势等于零，C对；金属板是一个等势体，电场线垂直于金属板表面向左，所以a、b两点的场强方向相同，D对。
导体的静电平衡状态名词解释
导体的静电平衡状态一、导体的静电平衡状态概述导体是电荷能够自由移动的物质，当导体处于静止状态且没有外界电场作用时，电荷在导体内部分布均匀，处于静电平衡状态。
在静电平衡状态下，导体内部不存在电场，电荷分布在导体表面，且表面电荷密度最大。
静电平衡是电荷分布达到最稳定的状态，导体内部电场为零，电荷之间不再相互作用，所以电荷分布非常平均。
导体的静电平衡状态对于理解电场和电势的分布，以及导体内部和外部的电荷分布具有重要的意义。
二、导体静电平衡的条件导体达到静电平衡需要满足以下条件：1.导体表面电场为零：在静电平衡状态下，导体表面电场与导体内部电场相等且反向，使得电场线垂直于表面，导体表面处电场为零。
2.导体内部电势均匀分布：在静电平衡状态下，导体内部处处电势相等，无电场存在。
这是因为导体内部的电荷能自由移动，通过互相排斥使得电荷自动分布均匀。
3.导体表面处电荷密度最大：在静电平衡状态下，导体表面电荷分布密度最大。
这是因为电荷在导体的外表面上集中，使得电场线从导体内部向外，从高电场区域向低电场区域扩散。
三、导体静电平衡的过程1.初始条件：当导体处于初始状态时，可能存在外界电场和导体内部的自由电荷。
需要在不受外界电场影响的情况下，让导体自己达到静电平衡状态。
2.电子再排列：在初始状态下，导体内部的自由电子会受到外界电场的作用，开始移动到导体内部更适合的位置。
通过互相斥力，电子逐渐向导体表面靠拢，直到导体内部的电子分布较为均匀。
3.静电平衡状态：当导体内部的自由电子分布均匀，电子在导体内部不再受到外界电场的作用时，导体达到了静电平衡状态。
此时，导体内部电场为零，表面电场也为零，导体表面电荷密度最大。
四、导体静电平衡的应用1.静电屏蔽：导体的静电平衡状态可以起到屏蔽外界电场的作用。
在工业生产中，可以使用导体屏蔽来保护设备不受外界电场的干扰。
2.静电喷涂：静电喷涂利用导体静电平衡状态下电荷在导体表面集中的特性，将带电粒子喷涂到带电工件上，实现均匀的涂装效果。
物理3-1人教浙江专全程导笔记文档：第一章 静电场 7 静电现象的应用 含答案
7静电现象的应用知识内容静电现象的应用考试要求必考加试b课时要求1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件.2。
掌握静电平衡状态下的导体特点。
3。
了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用。
一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布1．静电平衡状态：导体中（包括表面上)没有电荷定向移动的状态．2．静电平衡状态的特征：(1）处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为0.(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直．（3）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面．3．导体上电荷的分布：（1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的表面．(2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷．二、尖端放电和静电屏蔽1．空气的电离：导体尖端电荷密度很大,附近的电场很强,空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动,把空气中的气体分子撞“散”，也就是使分子中的正负电荷分离的现象．2．尖端放电:所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象．尖端放电的应用与防止:（1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施．(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失．3．静电屏蔽:金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响，壳(网）内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳（网)的这种作用叫做静电屏蔽．静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连．[即学即用］判断下列说法的正误．（1)处于静电平衡状态的导体内部任意两点间的电势差为零．(√)(2)处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0.（√)（3）静电平衡时，导体内的自由电子处于静止状态．(×）（4)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地．(×）（5）用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器(金属球在金属网罩外)，则验电器箔片能张开．(×）(6）电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，目的是铜丝衣服有屏蔽作用,使体内场强为零．（√)一、静电平衡状态下的导体［导学探究]如图1所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动,使导体两端出现等量异号电荷．请思考下列问题：图1（1)自由电子定向移动的原因是什么?定向移动的方向如何?（2)自由电子能否一直定向移动?为什么？答案(1)自由电子受外加电场的电场力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动．(2)不能．感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止．［知识深化]1．处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合场强为0,即E0＝－E′.2．孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0.3．处于静电平衡的导体是等势体，表面是等势面,所以导体表面的电场线应与导体表面垂直．例1处于静电平衡中的导体,内部场强处处为零的原因是（) A．此时导体处于不带电的状态B．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零C．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合场强为零D．以上解释都不正确答案C解析导体在电荷q的电场中处于静电平衡状态时，在导体内部任意一点，感应电荷产生的附加电场的场强与电荷q产生的场强大小相等，方向相反,此时导体的内部场强处处为0，电荷只分布在导体的表面，且整个导体是一个等势体,故A、B、D错误,C正确．二、导体上电荷的分布静电平衡时，导体上的电荷分布有：(1）净电荷只分布在导体表面,内部没有净电荷．(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，近异远同，如图2甲所示．(3）净电荷在导体表面的分布不均匀,一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示．甲乙图2例2如图3所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内并接触，其结果可能是(）图3A．只有球壳外表面带正电B．球壳的内表面带负电，外表面带正电C．球壳的内、外表面都带正电D．球壳的内表面带正电，外表面带负电答案A解析小球与球壳接触构成一个新导体,它的电荷量都分布在新导体的外表面,即只有球壳外表面带正电，A对，B、C、D错．针对训练1如图4所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B。
高中物理：静电平衡现象
高中物理：静电平衡现象【知识点的认识】一、静电平衡状态下导体的电场1．静电感应现象：放在电场中的导体，其内部自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异号电荷的现象．2．静电平衡状态：导体中（包括表面）自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态．3．静电平衡状态下导体的特点：（1）处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零．（2）处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面．（3）表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面垂直．4．导体上电荷的分布：（1）处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在外表面上．（2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎无电荷．注意：人与大地都是导体，在人触摸导体的过程中，带电体、人、大地组成一个新导体，地球往往是新导体的远端．【命题方向】题型一：对静电平衡状态概念的理解例1：如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷．达到静电平衡后，（）A．a端的电势比b端的高B．b端的电势比d点的低C．a端的电势不一定比d点的低D．杆内c处场强的方向由a指向b分析：根据静电平衡可知，同一个导体为等势体，导体上的电势处处相等，再由固定电荷产生的电场可以确定电势的高低．解：达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，所以可以得到φa＝φb，由于正电荷在右边，所以越往右电场的电势越高，所以φd＞φb，所以B正确．由于杆处于静电平衡状态，所以内部的场强为零，所以D错误．故选：B．点评：达到静电平衡后，导体为等势体，导体上的电势处处相等，这是解决本题的关键的地方，对于静电场的特点一定要熟悉．。
高二物理必修三之静电现象与电容器 知识讲解
静电现象与电容器【学习目标】1、知道静电平衡状态，理解静电平衡状态下导体的特征；2、了解静电屏蔽的意义和实际运用；3、了解电容器的构造，理解电容器的电容的意义和定义，知道电容器的一些运用；4、理解平行板电容器的电容的决定式的意义，掌握电容器的两种不同变化.【要点梳理】知识点一：静电平衡状态及其特点1、静电平衡状态：要点诠释：（1）静电平衡状态的定义：处于静电场中的导体，当导体内部的自由电荷不再发生定向移动时，我们说导体达到了静电平衡状态.（2）静电平衡状态出现的原因是：导体在外电场的作用下，两端出现感应电荷，感应电荷产生的电场和外电场共同的作用效果，使得导体内部的自由电荷不再定向移动.（导体内部自由电荷杂乱无章的热运动仍然存在着）电场中的导体及电容器的应用】2、导体达到静电平衡的条件：要点诠释：（1）导体内部的场强处处为零.导体内部的场强E是外电场E0和感应电荷产生的场E/的叠加，即E是E0 和E/ 的矢量和.当导体处于静电平衡状态时，必定有感应电荷的场与外电场大小相等、方向相反，即：E0 =－E/ .（2）处于静电平衡状态的导体，其表面上任何一点的电场强度方向与导体表面垂直,表面场强不一定为零.如果导体表面的场强不与导体表面垂直，必定存在着一个切向分量，这个切向分量就会使得导体表面的自由电荷沿着表面切线方向运动，那么，导体所处的状态就不是平衡状态，与给定的平衡状态相矛盾，所以导体表面的场强方向一定与导体表面垂直.(3)导体是一个等势体，导体表面构成一个等势面.无论是在导体内部还是在导体的表面上或者是由导体的内部到表面上移动电荷，电场力都不做功，这就说明了导体上任何两处电势差为零，即整个导体处处等势.(4)电荷只分布在导体的外表面，且“尖端”电荷密度大.①导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面；②导体表面越尖锐的地方电荷密度越大，凹陷的地方几乎没有电荷.■知识点二：静电屏蔽及其应用和防护要点诠释：（1）静电屏蔽：将电学仪器用金属外壳或者金属网包围起来，以防止外电场对它的影响，金属网或者金属壳的这种作用就叫做静电屏蔽.（2）静电屏蔽的应用和防护：①为防止外界电场的干扰：有些电子设备的外壳套有金属壳，通讯电缆的外层包有一层金属网来进行静电屏蔽.②静电屏蔽也可能带来不利的影响：如航天飞机、飞船返回地球大气层时，由于飞船与大气层的高速摩擦而产生高温，在飞船的周围形成一层等离子体，它对飞船产生静电屏蔽作用，导致地面控制中心与飞船的通信联系暂时中断.对宇航员来说，这是一个危险较大的阶段. 知识点三：电容器及其电容 1、电容器 要点诠释：（1）定义：任何两个彼此绝缘又互相靠近的导体，构成是一个电容器. （2）电容器的充、放电：电容器有携带电荷、储存电荷的能力电容器充电：使电容器带电的过程，也是电源的能量转化为电场能的过程.电容器放电：使电容器上的电荷减少的过程，也是电场能转化为其它形式能的过程. 瞬间的充、放电过程电路中有电流通过，平衡后两板带等量异种电荷. 2、电容器的电容 要点诠释：（1）电容的物理意义：是描述电容器储存电荷本领大小的物理量. （2）电容器电容的定义：电容器所带电量的绝对值与所加电压的比值，用字母C 表示.定义式：C QU=，其中Q 为其中一个导体所带电量的绝对值，U 为两个导体之间的电压. 单位：国际单位是法拉，简称法，用F 表示，常用的单位还有微法F μ和皮法pF ，换算关系是61211010F F pF μ==（3）平行板电容器的电容：C=4skdεπ 式中k 为静电力常量，k=9.0×109 N·m 2/C 2，介电常数ε由两极板之间介质决定. (4）电容器的分类：从构造上分：固定电容和可变电容从介质上可分为：空气电容，纸质电容，电解电容，陶瓷电容、云母电容等等.电场中的导体及电容器的应用】知识点四：平行板电容器中各物理量之间的关系 要点诠释：电容器和电源连接如图，改变板间距离、改变正对面积或改变板间电介质材料，都会改变其电容，从而可能引起电容器两板间电场的变化.这里一定要分清两种常见的变化：(1)电键K 保持闭合，则电容器两端的电压恒定（等于电源电动势）这种情况下 1=CU C, C=,4s s U Q E kd d d dεεπ∝∝=∝ （2）充电后断开K ，保持电容器带电量Q 恒定 这种情况下1C=,,4s s Q d U U E kd d C s d sεεπεε∝=∝=∝■ 【典型例题】类型一、对感应电荷产生的场的理解例1、如图所示，在离点电荷Q 为r 处，有一个沿r 方向放置的细金属棒，金属棒长度为L ，A 为棒的中心，当金属棒达到静电平衡时，导体内A 点的电场强度为____，感应电荷在A 点产生的电场强度为____.【答案】0；2kQ()2L r +，方向向左. 【解析】导体内部的场强是由于外电场和感应电荷产生的电场叠加后变成0的.点电荷的电场属于外电场.根据点电荷的场强公式，02kQ()2E L r =+，方向向右.则感应电荷在A 点产生的电场强度与该点的外电场大小相等、方向相反，所以感应电荷在该点产生的电场大小为：2kQ()2L r +，方向向左.【点评】要理解导体处于电场中，导体内部既有外电场又有感应电荷的电场，在静电平衡状态时，感应电荷产生的电场与外电场大小相等、方向相反，互相抵消，合场强为零，是解决这类题的关键. 举一反三电场中的导体及电容器的应用】【变式】图中接地金属球A 的半径为R ，球外点电荷的电量为Q ，到球心的距离为r .该点电荷的电场在球心的场强等于()【答案】D ■类型二、静电感应及静电平衡状态例2、如图所示，在真空中把一个绝缘导体AB 向带负电荷的小球P 缓慢地靠近的过程中，下列说法正确的是：（ ）A 、B 端的感应电荷越来越多22222Q Q Q Q Q A k -k B k +k C 0 D k r R r R r 、、、、B、导体内部的场强越来越大C、导体的感应电荷在M点的电场强度总大于N点产生的电场强度D、导体中M，N两点的电势近似相等【答案】ACD【解析】当导体缓慢移近小球的过程中，在动态过程由于导体所在位置的外电场不断变化，导体内的电场强度不为0，使导体内自由电荷不断地发生定向移动，从而使A、B端感应电荷不断积累，A选项正确；由于导体缓慢移动，而静电感应过程发生的非常快，所以导体AB可以近似认为趋近于静电平衡，其内部场强趋近于0，但不等于0，选项B错；由于导体内部的合场强趋近于0，感应电荷在M、N两点产生的场强与点电荷在这两点产生的场强方向相反，大小几乎相等，由于M点离场源电荷更近，外电场场强更大，所以选项C正确；由于导体始终可以看成近似达到静电平衡状态，导体近似为一个等势体，选项D正确.【点评】理解好知识要点梳理中导体达到静电平衡的条件是分析问题的关键.处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近的感应出异种电荷，较远的感应出同种电荷；用手触摸某导体任何部分，其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体，此时原来的导体离场源电荷较近,感应出异种电荷.举一反三电场中的导体及电容器的应用】【变式】如图所示，枕形导体A、B原来不带电,把一个带正电的带电体移到A端附近，由于静电感应，在A、B两端分别出现感应电荷，当达到静电平衡时（）A、枕形导体A端电势比B端低B、枕形导体A端电势比B端高C、用手摸一下枕形导体，A端电势比B端低D、无论是否用手摸枕形导体，A端电势与B端电势都相等【答案】D■类型三、对电容的理解例3、下列关于电容的说法正确的是：（）A、电容器的电容越大，带的电量越多B、电容器的电容在数值上等于电容器升高单位电势差所带电量的增量C、根据CQU=可知，电容器的电容跟电容器的电量成正比，跟它两极间的电压成反比D、在击穿电压以下，无论电容器的电量如何，它所带的电量与电压的比值是不变的【答案】BD【解析】由电容的定义知道，电容器带电量的多少Q CU=，它不仅取决于电容的大小，还与加在电容器两板之间的电压有关，很大的电容，带电量可以是很少的，故选项A错误；由电容的定义CQ QU U∆==∆知道，选项B正确；电容描写了电容器储存电荷的特性，与带电量的多少及电压没有关系，所以选项C错误，选项D正确.【点评】凡是比值定义式，被定义的量C与用来定义的量Q、U没有关系，例如场强、电势、电阻、密度等.举一反三【变式1】描述对给定的电容器充电时，电量Q 、电压U ，电容C 之间的相互关系图象如图所示，其中错误的是()【答案】A【变式2】关于电容器的下列说法中，正确的是：（ ） A 、 改变电容器两极板电压可以改变电容 B 、改变电容器极板的电量可以改变电容 C 、变电容器两极板正对面积可以改变电容 D 、变电容器中的电介质可以改变电容 【答案】CD类型四、电容的定量计算例4、平行板电容器所带的电荷量为8Q 410C -⨯＝，电容器两板间的电压为U ＝2V ，则该电容器的电容为 ；如果将其放电，使其所带电荷量为原来的一半，则两板间的电压为 ，两板间电场强度变为原来的 倍，此时平行板电容器的电容为 . 【答案】882101V 1/2210F F --⨯⨯、 、 、【解析】由电容器电容的定义式得：88410F 210F 2Q C U --⨯===⨯,电容的大小取决于电容器本身的构造，与电容器的带电量无关，故所带电荷量为原来一半时，电容不变.而此时两极板间的电压为：V U C Q C Q U 1212///====,板间为匀强电场，由场强与电压关系可得：E d Ud U E 2121//===【点评】（1）电容器的电容是由电容器本身的结构决定的，C 与Q 和U 无关；（2）QC U=中，Q 是指电容器一个极板所带电荷量的绝对值；（3）由公式Q C U =可推出QC U∆=∆举一反三【变式】一个电容器带电量为Q 时，板间电势差为U ，当它的电量减少6310C -⨯时，板间电势差降低2210V ⨯，此电容器的电容为＿＿＿＿；若U=400V ，此时电容器的带电量是____________.【答案】261.510,610F C μ--⨯⨯ 类型五、电容器动态变化问题例5、（2015 吉林一中期中考）如图所示，A 、B 是平行板电容器的两个极板，B 板接地，A 板带有电荷量+Q ，板间电场中有一固定点P ，若将B 板固定，A 板下移一些；或者将A 板固定，B 板上移一些，在这两种情况下，以下说法中正确的是( )A ．A 板下移时，P 点的电场强度不变，P 点电势不变B ．A 板下移时，P 点的电场强度不变，P 点电势升高C ．B 板上移时，P 点的电场强度不变，P 点电势降低D ．B 板上移时，P 点的电场强度减小，P 点电势降低【答案】AC 【解析】根据 C=4s kd επ、=Q U C 、=UE d三式联立可得：4 =kQ E s πε。
静电平衡
静电平衡1、静电平衡状态（1）静电平衡状态的定义：处于静电场中的导体，当导体内部的自由电荷不再发生定向移动时，我们说导体达到了静电平衡状态。
（2）静电平衡状态出现的原因是：导体在外电场的作用下，两端出现感应电荷，感应电荷产生的电场和外电场共同的作用效果，使得导体内部的自由电荷不再定向移动。
（导体内部自由电荷杂乱无章的热运动仍然存在着）2、静电平衡状态的特点特点一：处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。
导体内部的场强E是外电场E0和感应电荷产生的场E/的叠加，即E是E0 和E/ 的矢量和。
当导体处于静电平衡状态时，必定有感应电荷的场与外电场大小相等、方向相反，即：E0 =－E/ 。
特点二：处于静电平衡状态的导体，其表面上任何一点的电场强度方向与导体表面垂直。
如果导体表面的场强不与导体表面垂直，必定存在着一个切向分量，这个切向分量就会使得导体表面的自由电荷沿着表面切线方向运动，那么，导体所处的状态就不是平衡状态，与给定的平衡状态相矛盾，所以导体表面的场强方向一定与导体表面垂直。
如图所示：由于导体达到静电平衡时导体内部场强处处为0，所以在导体内部移动电荷时，电荷不受电场力作用，没有电场力对电荷做功。
在导体表面移动电荷，电荷受到垂直于导体表面的电场力作用，但电场力与电荷移动方向垂直，电场力还是不做功。
根据。
特点三：达到静电平衡状态下的导体是一个等势体，导体表面是一个等势面。
由上面的思考题知道，无论是在导体内部还是在导体的表面上或者是由导体的内部到表面上移动电荷，电场力都不做功，这就说明了导体上任何两处电势差为零，即整个导体处处等势。
特点四：静电平衡状态导体上的电荷分布特点：（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面（2）导体表面越尖锐的地方电荷密度越大，凹陷的地方几乎没有电荷。
如图1所示，用带有绝缘柄的金属球e接触带电圆筒C的外壁时，能够使得验电器A的箔片张开；而金属球e接触带电圆筒C的内壁时，验电器的箔片不张开，如图2所示。
导体的静电平衡状态名词解释(一)
导体的静电平衡状态名词解释(一)导体的静电平衡状态名词解释静电平衡状态•静电平衡状态是指导体表面的电荷分布呈稳定状态，不发生移动或产生静电力的状态。
静电平衡所涉及的名词1.导体：导体是一种物质，其内部电荷自由移动而形成电流。
在导体中，电荷可以在导体表面积聚或分散。
–例如，金属是一种常见的导体，金属中的电子可以自由移动，形成导电。
2.静电力：静电力是指由于电荷分布不均匀所产生的力。
在静电平衡状态下，静电力相互抵消，导致不产生外部的净力。
–例如，两个带有异性电荷的物体之间会产生静电力，当两个物体静电平衡时，这些静电力相互抵消，净力为零。
3.电势等值面：电势等值面是指在具有相同电势的点构成的曲面。
–例如，一个带有正电的导体球体上的所有点的电势相等，可以构成一个球面上的电势等值面。
4.电势–电势是描述电场能量在单位电荷周围的分布情况的物理量。
在静电平衡状态下，导体表面上的电势处处相等。
5.电荷分布–电荷分布是指导体表面上电荷的分布情况，在静电平衡状态下，电荷分布应处于稳定状态，不发生移动。
举例解释•当一个导体球体上带有正电荷时，正电荷会在球体表面上分布，形成一个电势等值面。
在静电平衡状态下，球体上所有点的电势相等，导体表面的电荷分布保持稳定，不发生移动。
任何导体内部的电场为零，因为电荷无法穿越导体。
这样，球体上的静电力会相互抵消，导体球体处于静电平衡状态。
•同样地，当两个带有异性电荷的导体靠近时，它们之间的静电力会相互吸引。
在静电平衡状态下，这些静电力相互抵消，不产生净力。
导体表面的电荷分布保持稳定，不发生移动。
•无论导体的形状或大小如何，只要在静电平衡状态下，导体表面的电荷分布始终处于稳定状态，不发生移动，并且导体表面上的电势相等。
这种静电平衡状态使得导体成为电场研究中重要的工具和参考点。
通过以上的名词解释和举例，我们可以更好地理解导体的静电平衡状态以及相关的概念和原理。
静电平衡状态
静电平衡状态
静电平衡是物理系统中的一种重要状态，它指的是任何系统中的电荷总数为零，其中正电荷与负电荷的数目相等。
这种对等的电荷分布可以防止物体周围的任何静电放电，因此保护物体的安全。
静电平衡的维持不仅取决于物理系统的形状和物质结构，而且还取决于外部条件，如温度、湿度、电磁场等。
静电平衡有多重特点。
首先，物理系统中的所有电荷必须具有完全的对称性，对于绝缘的材料来说，电荷的数量是同样的。
其次，系统中的电荷必须以最低的代价来超越本身的分散相互作用，它必须具备较高的热能及带电粒子的自由度，以此保持最高的热能及最低的内能。
此外，物理系统中必须具备适当的对称性，系统内要有足够的电容器，以充分地存放电荷，幻想分离时，系统内要有足够的阻抗，以阻止电荷的分离。
不论是物理机器还是生物体，正确的静电平衡都必不可少。
在人体内，电荷的分布取决于体内脂质的分布，而脂质的分布和体内的温度和湿度密切相关，如果静电平衡受到干扰，它将对身体产生不良影响。
总之，静电平衡是众多物理系统及生物体行为的基础，无论是物理系统还是生物体，必须保持静电平衡状态才能保持正常的功能。
静电平衡的情况
静电平衡是物理学中的一个重要概念，主要应用于描述带电粒子在电场中的行为。
当一个带电粒子处于一个外部电场中时，它会受到电场力的作用，这个力会使带电粒子移动。
如果带电粒子在移动过程中产生的电场与外部电场相抵消，那么带电粒子将达到一个相对稳定的状态，这就是静电平衡。
静电平衡时，带电粒子的运动速度会变得非常慢，几乎接近于零。
这是因为带电粒子受到的电场力与它的质量成正比，而它的加速度与电场力的平方成正比。
当带电粒子运动速度较小时，它产生的电场对外部电场的干扰较小，因此它可以保持相对稳定的运动状态。
静电平衡在日常生活和科学实验中有着广泛的应用。
例如，在电子显微镜中，人们利用静电平衡原理来控制电子束的运动；在离子注入机中，人们利用静电平衡来控制离子的注入量；在静电除尘器中，人们利用静电平衡来收集尘埃粒子。
静电平衡的发现和应用对于现代科学技术的发展起到了重要的推动作用。
例如，在半导体工业中，人们利用静电平衡原理来控制半导体的掺杂浓度和分布；在生物学研究中，人们利用静电平衡来研究生物分子的结构和功能；在地球物理学中，人们利用静电平衡来研究地球内部的电场和磁场。
总之，静电平衡是一个非常重要的物理概念，它在许多领域都有着广泛的应用。
通过深入研究和理解静电平衡的原理和特性，我们可以更好地探索自然界的奥秘，推动科学技术的发展。
导体的静电平衡状态的定义(二)
导体的静电平衡状态的定义(二)导体的静电平衡状态的定义静电平衡是电荷分布在导体上达到稳定的状态，并且导体内部和外部的电场处处为零。
以下是有关导体的静电平衡状态的定义：1.导体的静电平衡状态–定义: 导体的静电平衡状态是指导体表面上的电荷分布已达到稳定，并且导体内部和外部的电场处处为零的状态。
–理由: 在静电平衡状态下，电荷会自由移动，直到达到稳定分布。
导体的表面处于静电平衡状态是因为电荷会沿导体表面集中分布，而导体内部的电荷分布也恰好能够抵消掉导体外部的电场，使得整个导体内外的电场都为零。
2.电场分布的特点–定义: 导体的静电平衡状态下，电场分布具有以下特点：1.在导体内部的电场为零，即电场强度恒为零。
2.导体表面的电场强度在导体表面法线方向上处处相等。
3.导体表面上的电场强度与表面上的曲率成正比。
–理由: 在静电平衡状态下，导体内部的电场为零是因为导体内部的电荷会互相排斥，不会在导体内部聚集；导体表面上的电场强度在法线方向上处处相等是因为静电场满足高斯定律；导体表面上的电场强度与曲率成正比是由于电场线的密度与曲率成正比，而电场强度与电场线的密度成正比。
3.电场与电导的关系–定义: 在导体的静电平衡状态下，导体内部处处为零的电场使得导体可以成为电场线的等势面。
–理由: 导体的电场为零是由于导体内部的电荷分布能够抵消外部电场，所以导体处于电场线的等势面上。
由于电场线与等势面相切，所以导体表面也是等势面，即导体表面上的每一点电势相等。
根据电势差的定义，等势面上电势相等，则电势差为零，即导体表面为等电势体。
书籍简介：书名：《电磁学导论》作者：Griffiths 出版社：中国科学技术出版社该书是一本介绍电磁学基础知识的教材，对电场与电势、高斯定律、电荷分布以及静电平衡等内容进行了深入的讲解。
其中对导体的静电平衡状态进行了详细的定义和解释，适合作为电磁学入门教材或参考书阅读。
通过学习该书，读者可以更好地理解导体的静电平衡状态，并掌握相关概念和原理。
静电平衡知识点总结
静电平衡知识点总结静电平衡是指物体表面的正负电荷数量相等，不具有净电荷的状态。
在静电平衡的状态下，不同物体之间不会出现静电力的作用，因为它们之间没有净电荷。
静电平衡是一种非常重要的物理现象，它在日常生活和工业生产中都有着重要的应用。
下面我们将从静电平衡的基本概念、原理和实验方法，以及相关的知识点进行总结。
一、静电平衡的基本概念1. 静电平衡的概念静电平衡是指物体表面的正负电荷数量相等，不具有净电荷的状态。
当一个物体处于静电平衡状态时，它的表面电荷分布均匀，而且正负电荷的数量相等，因此不会产生净电荷，也就不会产生静电力的作用。
在静电平衡的状态下，不同物体之间也不会出现静电力的作用，因为它们之间没有净电荷。
2. 静电平衡的条件要使一个物体处于静电平衡状态，需要满足以下两个条件：（1）物体的表面正负电荷数量相等，即正负电荷的数量相等；（2）物体的表面电荷分布均匀，即正负电荷在物体表面均匀分布。
只有满足了以上两个条件，物体才能处于静电平衡状态。
3. 静电平衡的重要性静电平衡是一种重要的物理现象，它在日常生活和工业生产中都有着重要的应用。
静电平衡的存在，可以使物体之间不产生静电力的作用，从而减少摩擦、电晕、放电等现象的产生，有利于保护设备和保障工作安全。
此外，静电平衡还是许多物理实验的基础，如静电实验、静电力实验等。
二、静电平衡的原理1. 静电平衡的产生原理静电平衡产生的原理主要是由于物体的表面电荷分布。
当一个物体带有静电荷时，它的表面会出现正负电荷。
在外界的作用下，这些电荷会重新排列，使得正负电荷的数量相等，从而使物体处于静电平衡状态。
因此，静电平衡的产生是由于正负电荷数量相等和电荷分布均匀这两个条件的满足。
2. 静电平衡的维持原理静电平衡能够维持的原理主要是由于物体表面的电荷分布均匀。
只有当物体的表面电荷分布均匀时，物体才能处于静电平衡状态，并且能够长时间地保持这种状态。
因此，要使一个物体处于静电平衡状态，就需要保证物体的表面电荷分布均匀，而这通常需要通过一些特殊的方法来实现。
, 导体处于静电平衡状态。
，导体处于静电平衡状态。
静电平衡是指导体表面没有任何净电荷分布的状态。
当导体处于静电平衡状态时，它的内部和外部电场都为零，电荷分布呈现均匀分布。
导体的静电平衡是由两个基本原理保证的：库仑力相互作用和电场内部的电势相等。
首先，库仑力相互作用保证了导体表面没有净电荷分布。
根据库仑定律，电荷之间的相互作用力与它们之间的距离成反比。
当导体表面存在净电荷分布时，电荷之间会发生相互排斥或吸引的力，导致电荷分布不再均匀。
但是，当导体表面没有净电荷时，电荷之间的相互作用力相互抵消，使得导体处于稳定平衡状态。
其次，导体内部和外部的电势相等是静电平衡的一个重要条件。
电势是描述电场能量的物理量，当导体处于静电平衡时，内部和外部的电势相等意味着导体内部和外部的电场强度相等。
如果这个条件不满足，电荷会在导体内部或外部重新分布，直到电势平衡。
需要注意的是，导体处于静电平衡并不意味着导体内部没有电荷，而是说导体表面没有净电荷分布。
在静电平衡状态下，导体内部的电荷可以是自由电子或正离子，但它们的分布是均匀的，不会产生宏观的
电场效应。
总之，导体处于静电平衡状态时，它的内部和外部电场都为零，电荷分布均匀。
这种状态是由库仑力相互作用和导体内部外部电势相等保证的，使得导体表面没有净电荷分布。
静电平衡是电荷分布的一种稳定状态，可以在很多实际应用中得到利用，比如电容器和静电屏蔽等。
静电平衡状态
静电平衡状态⼀。
导体中（包括表⾯)没有电荷的定向移动的状态，叫做静电平衡状态。
处于静电平衡状态的导体有以下特征：1、导体内部的场强处处为零2、此时导体是个等势体，导体表⾯为等势⾯3、导体表⾯附近的场强⽅向与导体表⾯垂直4、导体电荷都分布在导体表⾯，内部⽆净电荷，且与导体表⾯形状有关，⽽且表⾯越尖，电荷密度越⼤。
（所谓电荷密度就是单位⾯积上电荷的量）5、没有电⼦的定向移动，导体内部没有净电荷⼆。
达到静电平衡的导体空腔，会有静电屏蔽的作⽤应⽤为防⽌外界的场 (包括电场、磁场 ,电磁场 )进⼊某个需要保护的区域 ,称为屏蔽 .屏蔽分为静电屏蔽、静磁屏蔽、电磁屏蔽是电磁学的三种不同分⽀.这三种屏蔽的根本⽬的则是依据不同的物理原理 ,利⽤屏蔽壳上由外场产⽣的感应效应来抵御外场的影响 ,从⽽为“保护区”设⽴了屏障 ,抑制了外界的⼲扰。
静电屏蔽:为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器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，也不使电器设备对外界产⽣影响，这就叫做静电屏蔽。
空腔导体不接地的屏蔽为外屏蔽，空腔导体接地的屏蔽为内屏蔽。
空腔导体在外电场中处于静电平衡，其内部的场强总等于零。
因此外电场不可能对其内部空间发⽣任何影响。
若空腔导体内有带电体，在静电平衡时，它的内表⾯将产⽣等量异号的感⽣电荷。
如果外壳不接地则外表⾯会产⽣与内部带电体等量⽽同号的感应电荷，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，即使内部有带电体存在，这时内表⾯感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，⽽外表⾯产⽣的感应电荷通过接地线流⼊⼤地，内部带电体对外界的影响消除，所以这种屏蔽叫做内屏蔽。
为了防⽌外界信号的⼲扰，静电屏蔽被⼴泛地应⽤科学技术⼯作中。
例如电⼦仪器设备外⾯的⾦属罩，通讯电缆外⾯包的铅⽪等等，都是⽤来防⽌外界电场⼲扰的屏蔽措施。
静电平衡情况
静电平衡情况静电平衡是指导体中的电荷处于稳定状态。
均匀导体达到静电平衡的条件是导体内部的合场强处处为零。
导体中（包括表面）没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。
简介在金属导体内部有可以任意移动的自由电荷，这些电荷在做无规则热运动。
如果无外力作用，整个导体呈电中性。
当导体周围加上电场。
电荷受到恒定外力时，自由电荷会发生定向移动，导体就会出现一端带正电一端带负电的现象。
我们把导体中的电荷在外电场作用下发生重新分布的现象叫做静电感应。
导体上因感应而产生的电荷叫做感应电荷。
导体的特点是它具有可以自由移动的电荷，这些自由电荷在电场中受力后会做定向运动，而“静电平衡”指的是导体中的自由电荷所受的力达到平衡而不再做定向运动的状态。
特点1、处于静电平衡状态的导体其内部场强为零。
2、处于静电平衡的导体，其外部表面附近任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。
3、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。
地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。
4、处于静电平衡的导体内部电荷密度处处为零（可由高斯定理证明）。
5、处于静电平衡的导体上电荷只能存在于导体表面。
静电平衡过程无论导体是否带电，一旦其处于外电场中，在外电场E的作用下，导体内的自由电子受到电场力的作用，将向着电场的反方向做定向移动，因而产生的感应电荷所附加的感应电场与外电场E相反，阻碍导体内的自由电子的定向移动。
只要E>，电子仍将定向移动，直到E=，导体中的自由电荷才会停止定向移动；此时E=，且方向相反，即合场强为零，没有电荷定向移动，即达到了静电平衡状态。
但值得注意的是静电平衡只是宏观上停止了定向移动，导体内部的电荷仍在做无规则的热运动，只是静电平衡时电荷只分布在导体表面，表面为等电势且内部电场强度是稳定为零。
静电平衡时，导体上的电荷分布有以下三个特点：1.导体内部没有净电荷，正负净电荷只分布在导体的外表面。
2.导体内部无场强，表面场强垂直于表面且满足E=σ/ε。
静电平衡后的特征
静电平衡后的特征
静电平衡是指物体表面的电荷分布达到稳定状态，不再发生电荷的移动和积累。
静电平衡后，物体表面的电荷分布呈现出以下特征：
1. 电场强度为零
在静电平衡状态下，物体表面的电场强度为零。
这是因为电场强度是由电荷分布产生的，而在静电平衡状态下，电荷分布已经达到稳定状态，不再发生变化，因此电场强度为零。
2. 电势差恒定
在静电平衡状态下，物体表面的电势差是恒定的。
这是因为电势差是由电荷分布产生的，而在静电平衡状态下，电荷分布已经达到稳定状态，不再发生变化，因此电势差是恒定的。
3. 电荷分布均匀
在静电平衡状态下，物体表面的电荷分布是均匀的。
这是因为在静电平衡状态下，电荷会在物体表面均匀分布，以达到最小的电势能。
4. 电荷密度最大的地方在曲率最大的地方
在静电平衡状态下，物体表面的电荷密度最大的地方在曲率最大的地方。
这是因为在曲率最大的地方，电荷会聚集，形成电场强度最
大的地方，从而使电荷密度最大。
5. 电荷分布对称
在静电平衡状态下，物体表面的电荷分布是对称的。
这是因为在静电平衡状态下，电荷会在物体表面均匀分布，以达到最小的电势能，从而形成对称的电荷分布。
静电平衡后的特征是电场强度为零，电势差恒定，电荷分布均匀，电荷密度最大的地方在曲率最大的地方，电荷分布对称。
这些特征是静电平衡状态下物体表面电荷分布的基本规律，对于理解静电学和电场理论具有重要意义。
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+
A B C
静电感应现象的原因：
当不带电的导体处于电场中时，导体内的自由电子在 电场力的作用下逆电场线而定向移动，使导体一侧带 负电，而另一侧带上正电。
－
F
＋
＋ －
这种定向移动什么时候结束？
E0
＋Leabharlann 静电平衡状态1、静电平衡状态: 导体中(包括表面)没有电荷的 定向移动的状态，叫做静电平衡状态。
当导体中合电场强度为零时，导体 中的自由电子不再受电场力而移动。
两类情况： ①导体空腔(不论是否接地),其内部不受腔外电荷的影响. ②接地的导体空腔(或金属网罩),其外部不受腔内电荷的 影响. 实际应用： 电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅 皮等；电工的工作服；专用实验室的墙壁。
思考：如图所示，A、B两球能否保持如图位置？
若金属壳接地又会怎样？
+ A
+ B
练习：一个不带电的空心金属球，在它的球心
处放一个正电荷，其电场分布是图中的哪一个 ?
若将上题中球壳接地，电场分布又应是哪一图?
练习：如图，把一个带正电的小球A从金属球 壳B的小孔放入球壳中心：①不与B接触，问B 球的带电情况；②若将球壳接地；B球带情况
• 练习：如图所示，当带正电的绝缘空腔导 体A的内部通过导线与验电器的小球B连接 时，问验电器是否带电？
• 答案：带正电
• 2、导体上电荷的分布：
（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的 表面； （2）在导体的外表面，越尖锐的位置电荷的密 度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
适用于电场中的导体和孤立带电体
练习：将带有负电的小金属球分别与球壳的 内外壁接触，分析小金属球的带电情况？ （已知球壳的电量大于小金属球）
+ +
静电现象的应用
静电感应
静电感应现象：将不带电的导体靠近带电体时，导体 上就带电了，靠近带电体的一端带异种电荷，远离带 电体的一端带同种电荷。 问题：已知:A球带正电，B、C球不带电。将B、C 球用导线连接，并将A球靠近B球。问： （1）先断开导线，在移走A球。B、C 带电情况;
（2）将C接地。B、C 带电情况; （3）将B接地。B、C 带电情况.
－ E’ － ＋ ＋ E0
－ E合＝0 ＋
特点1：处于静电平衡状态的导体，E0=E’，故内 部的场强处处为零。 特点2：整个导体是个等势体，表面是一等势面 特点3：导体表面上任一点的场强方向跟该点表面垂直
练习：长为 L 的导体球原来不带电，现将一电荷量 为+q 的点电荷放在与棒的左端距离为 R 的地方，如 图，达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点 O 处产生的场强有多大？方向如何？
+q
R O L
答：
达到静电平衡后导体内部处处场强为零 则 q E感＝E源＝k (R+L/2)2
E感方向与E源方向相反，即指向点电荷+q.
静电平衡的应用：静电屏蔽
金属网罩能将外电场遮住，使其内部不受外 电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。 静电屏蔽是静电平衡下的导体其内部场强为零 的理论的应用。（P27演示）
+
+
-
+ +
+
尖端放电现象
• 导体尖锐部位的电荷特别密集，附近的电场特别 强，会产生尖端放电现象。
练习：如图，点电荷右侧放一平行金属板，试分
析，金属板达静电平衡后，图中ａ、ｂ、ｃ（板
内点）三点场强大小关系如何？画出板中ｄ点的 感应电荷产生的场强方向？
ｄ ｄ ＋
ａ ｂ
ｃ
练习：一金属球，原来不带电，现沿球的 直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN， 如图14—5所示.金属球上感应电荷产生的 电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小 分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则 C A.Ea最大 B.Eb最大 C.Ec最大 D.Ea=Eb=E