静电屏蔽精选课件PPT
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中小学优质课件静电屏蔽课件.ppt
（1）如图所示，A带正电，若导
体C端接地，问B、C端各带什么
电荷？
AB
C
（B端带负电荷，C 端无净电荷）
（2）若此时断开C与地的连线， B、C端带什么 电荷？ 整个导体净余什么电荷？
（B端负电荷，C端无电荷） （负电荷）
（3）若B端接地，整个导体净余什么电荷？
（负电荷）
例2：
如图，将电量为＋Q 的点电荷放在长为L 的枕形导体左端且和 左端距离为R，O为 导体的中点，当导体 处于静电平衡状态时 （ BCD）
第十三章 电场
【学习目标】
• 1、知道静电感应产生的原因，理解什么 是静电平衡状态。 • 2、理解静电平衡时，导体内部的场强处 处为零，电荷只分布在导体的外表面上。 • 3、了解静电屏蔽及其应用。
教学过程
【复习提问】
1．电场的重要性质是什么？ 答：对放入其中的电荷有力的作用。
2．导体的重要特征（或说导体导电的原因）是 什么？ 答：导体内部有大量自由电荷。
下一页
证明：处于静电平衡状态的导体，表面上任一 点的场强方向与该点表面垂直。
证：图示，假如表面的场强方 向与该点的表面不垂直，则沿 表面有场强的切向分量Ef ，则 在导体表面的自由电荷将受到 电场力作用而发生定向移动， 这与静电平衡矛盾。
所以，处于静电平衡状态的导 体，表面上任一点的场强方向 与该点表面垂直。
B
A
C
谢谢大家！
（4）处于静电平衡状态的导体其表面的 电荷分布规律为尖端附近电荷分布较多， 凹进部分电荷分布较少。演示实验
＊（5）处于静电平衡状态导体是个等势体，导体 表面是等势，沿导体表面移动电荷，电场力与表 面切向垂直，电场力做功为零。 所以电势差为零， 表面是等势面。内部处处E=0，任两点间移动电荷， 电场力为零，任两点等势，所以是等势体。
静电屏蔽(共6张PPT)
静电屏蔽
第一页，共6页。
导体的外壳对它的内部起到“维护〞作用， 使它的内部不受外部电场的影响，这种景 象称为静电屏蔽。
第二页，共6页。
静电屏蔽的原理
假设将导体放在电场强度为E外的外电场中，导体内的自 在电子在电场力的作用下，会逆电场方向运动。这样，导 体的负电荷分布在一边，正电荷分布在另一边，这就是静 电感应景象。由于导体内电荷的重新分布，这些电荷在与 外电场相反的方向构成另一电场，电场强度为E内。根据 场强叠加原理，导体内的电场强度等于E外和E内的叠加。 当导体内部总电场强度为零时，导体内的自在电子不再挪 动。物理学中将导体中没有电荷挪动的形状叫做静电平衡 。处于静电平衡形状的导体，内部电场强度处处为零。由 此可推知，处于静电平衡形状的导体，电荷只分布在导体 的外外表上。假设这个导体是中空的，当它到达静电平衡 时，内部也将没有电场。这样，导体的外壳就会对它的内 部起到“维护〞作用，使它的内部不受外部电场的影响，这 种景象称为静电屏蔽。
这样，导体的外壳就会对它的内部起到“维护〞作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种景象称为静电屏蔽。
为了免除干扰，都要实行静电屏蔽，如室内高压设备 假设将导体放在电场强度为E外的外电场中，导体内的自在电子在电场力的作用下，会逆电场方向运动。
根据场强叠加原理，导体内的电场强度等于E外和E内的叠加。
罩上接地的金属罩或较密的金属网罩，电子管用金属 导体的外壳对它的内部起到“维护〞作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种景象称为静电屏蔽。
当导体内部总电场强度为零时，导体内的自在电子不再挪动。
管壳。又如作全波整流或桥式整流的电源变压器，在 处于静电平衡形状的导体，内部电场强度处处为零。
由于导体内电荷的重新分布，这些电荷在与外电场相反的方向构成另一电场，电场强度为E内。 导体的外壳对它的内部起到“维护〞作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种景象称为静电屏蔽。
第一页，共6页。
导体的外壳对它的内部起到“维护〞作用， 使它的内部不受外部电场的影响，这种景 象称为静电屏蔽。
第二页，共6页。
静电屏蔽的原理
假设将导体放在电场强度为E外的外电场中，导体内的自 在电子在电场力的作用下，会逆电场方向运动。这样，导 体的负电荷分布在一边，正电荷分布在另一边，这就是静 电感应景象。由于导体内电荷的重新分布，这些电荷在与 外电场相反的方向构成另一电场，电场强度为E内。根据 场强叠加原理，导体内的电场强度等于E外和E内的叠加。 当导体内部总电场强度为零时，导体内的自在电子不再挪 动。物理学中将导体中没有电荷挪动的形状叫做静电平衡 。处于静电平衡形状的导体，内部电场强度处处为零。由 此可推知，处于静电平衡形状的导体，电荷只分布在导体 的外外表上。假设这个导体是中空的，当它到达静电平衡 时，内部也将没有电场。这样，导体的外壳就会对它的内 部起到“维护〞作用，使它的内部不受外部电场的影响，这 种景象称为静电屏蔽。
这样，导体的外壳就会对它的内部起到“维护〞作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种景象称为静电屏蔽。
为了免除干扰，都要实行静电屏蔽，如室内高压设备 假设将导体放在电场强度为E外的外电场中，导体内的自在电子在电场力的作用下，会逆电场方向运动。
根据场强叠加原理，导体内的电场强度等于E外和E内的叠加。
罩上接地的金属罩或较密的金属网罩，电子管用金属 导体的外壳对它的内部起到“维护〞作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种景象称为静电屏蔽。
当导体内部总电场强度为零时，导体内的自在电子不再挪动。
管壳。又如作全波整流或桥式整流的电源变压器，在 处于静电平衡形状的导体，内部电场强度处处为零。
由于导体内电荷的重新分布，这些电荷在与外电场相反的方向构成另一电场，电场强度为E内。 导体的外壳对它的内部起到“维护〞作用，使它的内部不受外部电场的影响，这种景象称为静电屏蔽。
静电屏蔽的原理 ppt课件
内的电场的影响～空腔导P体PT课的件 静电屏蔽原理
7
静电屏蔽的进一步演示
1 屏蔽外电场
E
E
外电场
空腔导体屏蔽外电场
空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电
场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.
PPT课件
8
2 屏蔽腔内电场
接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响.
接地导体电势为零
均对壳内电场无任何影响，
分布不影响腔内
电场分布
例如在电子仪器、或传输微弱信号
外
的导线中都常用金属壳或金属网作
界 不
静电屏蔽。
影 响
内
部
U=C1 U=C1
U C
但是腔内有无电荷对
外界不影响内部 腔外有不同的影响。
综述：空腔导体(无论接地与否)将使腔内空间不受外
电场的影响，而接地空腔导体将使外部空间不受空腔
E0
由静电场边值问题的唯
一性定理可以证明：此
时壳内的任何电场都不
影响外界，也不受外界
U=0
影响。
外界不影响内部
例如高压设备
Q'
q
都用金属导体 壳接地做保护， 它起静电屏蔽
作用，内外互 不影响。
Q+q’ PPT课件
U=0
–q
互壳 不内 影外 响场
6
空腔导体壳接地与否，外界
腔外表面的电荷
PPT课件
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有关静电屏蔽的流程图
自由电子
静电屏蔽
外电场E定向移动
静电感应
感合 应场 电强 场减
弱
导体内部E=0
PPT课件
知识点静电屏蔽PPT课件
-
2
3．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．
4．处于静电平衡中的导体，内部场强处处为零的原因是 ( C)
A．外电场不能进入导体内部 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结果 为零 D．以上解释都不正确
-
1
1．静电平衡状态：处于电场中的导体内外电场相互叠加， 使导体内部电场减弱，直至为零，导体内部自由电子不再发生 __定__向__移__动__的状态．
2．空气的电离：导体尖端的电荷__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剧烈 运动撞击空气中的气体分子，从而使分子的正负电荷分离的现 象．
答案：CD
图 1－7－9
-
14
【触类旁通】
1．如图 1－7－10 所示，在真空中把一绝缘导体 AB 向带
负电小球 P 缓慢地靠近的过程中，下列说法不正确的是( )
A．B 端的感应电荷越来越多
B．导体内部场强越来越大
C．导体的感应电荷在 M 点产生
的场强恒大于在 N 点产生的场强 D．稳定时导体中 M、N 两点的
-
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解析：达到静电平衡的导体是等势体，内部场强处处为零； 导体 AB 因感应起电，左端A 带正电，右端B 带负电，电场线 分布如图 1－7－9 所示，因有电场线从无限远处到 B 端、从 A 端到Q，故导体AB 的电势小于零，高于Q.因导体 AB 是等势体， 故电场线不可能从 A 出发到B 终止，否则A 端电势将高于B 端．
【例 1】(双选)如图 1－7－8 所示，Q 为带负电的绝缘小球，
静电场的应用—静电屏蔽PPT课件
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日常生活中的静电屏蔽:
很多家用电器都套有金属外套，如功放机、 DVD机等。有线电视的信号线的铜芯外就包有一层 金属网，这层金属网可以屏蔽掉干扰信号，因此有 线电视的画面比较清晰、声音比较清楚。
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• 屏蔽装置
• 在工程技术中，如果需要屏蔽的区 域较大，还可采用金属屏蔽网,也有良好 的屏蔽效果。在电子仪器中,为了免受静 电干扰，常利用接地的仪器金属外壳作 屏蔽装置。电测量仪器中的某些联接线 的导线绝缘外面包有一层金属丝网做为 屏蔽。某些用途的电源变压器中，常在 初级绕组与次级绕组之间放置一不闭合 的金属薄片作为屏蔽装置。
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8
• 导体的外壳对它的内部起到“保护”作 用，使它的内部不受外部电场的影响，
这种现象称为静电屏蔽。
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静电平衡时导体内部电场
分布
E0
+ +
E＇
+ + +
E0++
E0
+
EE 0E ＇ 0
导体内电场强度 外电场强度 感应电荷电场强度
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10
• 静电屏蔽实验：
2.全屏蔽：空腔内有带电体，但是在静电平 衡时导体外壳接地。这时既能屏蔽外电场 对内电场的影响，又能屏蔽内电场对外电 场的影响。
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13
静电屏蔽的应用
• 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。
• >高压带电作业(500千伏带电作业用的屏蔽服) • >很多电子仪器,比如示波器的接线都是屏蔽线 • >汽车外的天线 • >有线电视信号线,外面就有一层金属丝,就为了静电屏蔽,使
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闪电防护
• 第三是不可到孤立大树下和无避雷装 置的高大建筑体附近，不可手持金属 体高举头顶．
• 第四是不要进水中，因水体导电好， 易遭雷击．
• 总之，应当到较低处，双脚合拢地站 立或蹲下，以减少遭遇雷的机会．
思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗?
+
------
+++ + +
+
2021/3/2
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法拉第圆筒实验:
用和两外个壁带接有触绝的缘小手 球柄 使的 验金 电 属器小箔球片分张别开接,表触明带金有属电筒荷 的外金壁属有圆电筒荷的分内布壁. 和外壁.
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和内壁接触的小球不能使
验电器箔片张开,表明金属
筒内壁没有电荷分布.
2021/3/2
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结论：导体处于静电平衡状
态时，导体所带的净电荷只分 布在导体的外表面上，导体内 部没有净电荷。
致用
E=0
或者 E0=-E'
2021/3/2
6
学以致用1:
关于静电平衡状态，正确的表述是: CD
A.只有静电感应的导体,才有静电平衡状态. B.绝缘体也有静电平衡状态。 提示 C.不论导体是否带有电荷,只要电荷不再 定向移动,这种状态就是静电平衡状态。 D.导体达到静电平衡状态时内部场强为0。
2021/3/2
综合应用，锁定重难点：
在孤立点电荷+Q的电场中，金属园盘处于 静电平衡状态：
1.盘内M点与O点场强关系？ （EM=EO=0）
2.盘上感应电荷在O点处场强大小和方
向？
（E感=E外=KQ/L2，水平向右）
M
O E感
+Q
E外
L
巩固练习 如图所示，长为L的导体棒原 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，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？
2021/3/2
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分析“带电鸟笼里的鸟安然无恙”的原因？
强大的电流只存在笼外表 面，笼内表面并无电流。
2021/3/2
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静电屏蔽现象
2021/3/2
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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。
观看视频：
2021/3/2
29
2021/3/2
16
2021/3/2
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尖端放电 导体尖端电荷密度大
尖端周围电场强 空气中残留带电粒子剧烈运动
空气电离 正负电荷奔向异种电荷
尖端失去电荷 尖端放电
应用: 避雷针
应用：避雷针
2021/3/2
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2021/3/2
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闪电防护
• 雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应 当遵从四条原则．
• 一是人体应尽量降低自己，以免作为凸 出尖端而被闪电直接击中，所以人长得 高还是一件非常痛苦的事情．
• 二是人体与地面的接触面要尽量缩小以 防止因“跨步电压”造成伤害．所谓跨 步电压是雷击点附近，两点间很大的电 位差，如若人的两脚分得很开，分别接 触相距远的两点，则两脚间形成较大的 电位差，有强电流通过人体使人受伤 害．
第七节 静电现象的应用
带电鸟笼里的鸟为什么安然无恙？
2021/3/2
2
电场中的导体:
-
-
--
-
E0
-
-
1,导体中自由电荷在 电场力作用下将发生 定20向21/3移/2动.
-
E'
-
-
E0
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.
3
电场中的导体:
-
-
-
-
E0
- E'
7
学以致用2:
当导体达到静电平衡状态时，其场 强的特征是：( C ) A.外电场E0消失。 B.感应电荷产生的电场E'为零。 C.导体内部合场强E内 = E0 + E'=0。 D.导体表面和内部场强均为零。
2021/3/2
8
思考：导体处于静电平衡状
态时，其表面场强能否如图所 示？
E
+ +++ ++++
特征: a 导体内部场强处处为零．
b 导体表面场强方向垂直表面．
c 净电荷只分布在导体的外表面上．
d处于静电平衡状态的导体是等势体，导体表面是等势面
二，静电屏蔽
概念：静电平衡时，导体壳内部区域不受外电
场影响的现象．
两种情况
202生1/3/活2 事例：（略）
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Thank you
-- - - -- --
2021/3/2
9
结论：导体处于静电平衡状
态时，其表面任一点场方向跟 该点表面垂直。
E
+ +++ ++++
-- - - -- --
2021/3/2
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思考： 电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？
均匀球形导体
2021/3/2
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静电平衡状态下导体的电场 静电平衡状态
1.导体内部场强处处为零 2.导体是等势体,表面为等势面 3.导体外部表面附近场强方向与 该点的表面垂直
感谢聆听 批评指导
静电屏蔽 静电平衡时,空心导体壳 可保护其内部区域不受 外电场影响的现象.
2021/3/2
பைடு நூலகம்
24
思考:用金属网罩将验电器罩住, 会怎样呢?
+
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思考:用金属网罩将验电器罩住, 该现会象怎表样明呢金? 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.
-
-
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
2021/3/2
.
-
- E=0 E0 -
4,静电平衡：导体
中（含表面）无电
荷定向移动的状态,
就叫静电平衡状态.
4
动态演示
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特别强调
1静电平衡：导体中（含表面）
无电荷定向移动的状态
学以
2静电平衡的条件：
解析：
E感E点（RkLq） 2 2
方向：水平向左
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延伸拓展 一个不带电的空心金属球，在其
球心处放一正电荷，试分析其电场分布情况？若 将球外壳接地,情况又如何?
------+
+
+ +
+ + +
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延伸拓展
------+
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33
课内小结:
一,静电平衡
概念:导体中(含表面)无电荷定向移动的状态.
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14
研究静电平衡时导体内部的电荷 ——法拉第圆 筒 实验
结论: •1.导体内部没有电荷,电荷分布在导体 的外表面 •2.导体表面越尖锐的位置电荷越密集, 凹陷的位置几乎没有电荷
小结：处于静电平衡状态导体的性质
(1)导体内部的场强处处为零。 (2)导体表面上任何一点的场强方向跟该点 的表面垂直。 (3)导体所带的净电荷只分布在导体的外表 面上，导体内部没有净电荷。 (4)处于静电平衡状态的导体是等势体，导 体表面是等势面。