静电平衡状态

－
＋
－
＋
－E合=0 ＋
E0
－
＋
－
＋
－
＋
3、处于静电平衡状态导体的特点：
（1）导体内部的场强处处为零——静电平衡条件 （2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面
W UABq (A B)q 0 所以：A B
（3）导体处于静电平衡状态时，其表面任一点场强
方向跟该点表面垂直。 E
1 1 1 1 1
(2)接地的封闭导体壳，内部电场对外部 没影响
如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷＋q.由于静
电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷，其电场线
如图甲所示.当把导体壳接地后，＋q在壳内的电场对壳外空
间就没有影响了，如图乙所示.
因为当把球壳接地后，壳外 表面感应的正电荷在静电力作用 下流入大地(实际是大地的电子在 静电力作用下通过接地的导线流 到壳面上与壳外表面的正电荷中 和)，使球壳外表面没有电荷，壳 外空间就没有电场了.这样就出现 了图乙所示的情况.
2．原理：静电屏蔽的原理是静电感应与静电平衡.
3．两种情况 (1)金属壳内部不受外部影响
如图甲所示，使带电的金属球靠近验电器，由于静电感应， 验电器的箔片张开，这表示验电器受到了外电场的影响.
如果事先用金属网罩把验电器罩住，如图乙所示，验电器的 箔片就不张开，即使把验电器和金属网罩连接起来，箔片也不张 开.这表明金属网罩能把外电场挡住，使罩内不受外电场的影响.
例2：如图所示，把原来不带电的金属球壳B的 外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放 入球壳内，但不于B发生接触，达到静电平衡 后，则：
A、B的空腔内电场强度为零 B、B不带电 C、B的内外表面电势相等
B A
D、B带负电
B的外部电场强度为零吗？
课堂练习
1、带电量分别为+Q和-Q的两个点电荷相距为r，
2
张开,表明金属筒内
壁没有电荷分布.
静电平衡时导体上电荷的分布的特点：
（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在 导体的外表面
（2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷 密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷 的位置几乎没有电荷
对孤立带电导体的理解：
一个孤立的带电体，可视为导体处 在自身所带电荷的电场中，处于静电 平衡状态，具有静电平衡的所有特点.
尖端放电的原理有何应用？
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施
四、静电屏蔽
思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗?
不会 因为导体壳内 部合场强为零.
+
------
+++ + +
+
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.
思考:用金属网罩将验电器罩住,会怎样呢?
+
思考:用金属网罩将验电器罩住,会怎样呢?
7 高中物理选修3-1 第一章 静电场 静电现象的应用
学习目标
1.知道静电平衡现象，理解处于静电平衡状态 的导体的特点.
2．通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的 分布特点.
3.了解尖端放电和静电屏蔽现象，关注生活、 生产中的静电现象
一、静电平衡状态下导体的电场
1、静电感应
把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力 作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。
+
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.
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
-
-
-
- E=0 -
E0
-
-
4、静电平衡状态： 导体中无电荷定向 移动的状态,就叫静 电平衡状态.
静电平衡状态
发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E
和原电场E0在导体内叠加为零，即E ′=E0时，自由电子 停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。
－
＋
－
＋
－ －
E′
＋ ＋
E0
－
＋
－
＋
放电方式
两种放电方式: 1、火花放电 2、接地放电
来自百度文库、尖端放电
尖端放电的原理是什么？
导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电 场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的 正负电荷分离，这种现象叫空气的电离。
中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带 正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷 异号粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的 电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这个 现象叫尖端放电。
+ +++ ++++ -- - - -- --
4、静电平衡的实质
导体发生了静电感应现象，感应电荷在导体 内部产生一个附加电场E′，跟外加电场E0反向， 使自由电荷同时又受到F′＝E′q的电场力，随着导 体两端的感应电荷不断积累，E′逐渐增大，当E′ ＝E0时，导体内合场强为零，自由电荷所受合力 为零，这时导体中无自由电荷定向移动，即导体 达到了静电平衡状态.
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 .
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 (
例1：如图所示接地金属球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 在球心的场强等于多少？
解:点电荷Q产生的场强与
感应点荷无关，所以E0

k
Q r2
A
,
R
E oE
r
Q
方向沿QO指向O
注意：E0、E ′和E合的区别,E0 由外电场决定，E ′ =E0，E合=0
E是点电荷Q产生的电 场（即外电场），E′是