生活中的静电现象-课件(49张)

感应电荷的电荷量不是已知，故不能直接求出感应 电荷在某点的场强，故由静电平衡条件求解。
1．导体内部不受外部电场的影响的情况
图1－7－5
(1)现象：由于静电感应，验电器箔片张开。如图1－ 7－5甲，将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开， 如图乙，即外部电场影响不到导体内部。 (2)本质：是静电感应，导体外表面感应电荷与外电 场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零。
[解析]
(1)金属杆处于静电平衡时内部场强处处为 0，
故金属杆中点处场强为 0。 (2)内部场强是两个场强的叠加，所以 E 感－E＝0 q E 感 ＝ E＝ k L 2， r＋ 2 E 感与 E 方向相反，E 感的方向向左。
[答案] (1)0 q (2)k L 2，方向向左 r＋ 2
B．导体内场强越来越大
C．导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强 D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等
解析：绝缘导体移近带负电的小球 P 时，导体中的自由电子受 到带负电小球 P 产生的电场的作用力变大， 使自由电子不断地 向 B 端移动，导体两端的感应电荷不断增多，故选项 A 正确。 由于导体缓慢移动， 导体达到静电平衡状态是在很短的时间内 完成的， 带负电小球 P 产生的电场和导体上感应电荷的电场叠 加的结果会使导体内部各处的合场强等于零，故选项 B 错误。 Q M 点距小球 P 的距离比 N 点要近，由 E＝kr2可知，
1．(对应要点一)处于静电平衡中的导体，内部场强处处为
零的原因是
A．导体内部无任何电场
(
)
B．外电场不能进入导体内部
C．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零
D．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
解析：导体内部场强处处为零是由于感应电荷的电场与外 电场叠加的结果，故D正确。 答案：D
(2)本质：仍然是静电感应，使导体内表面感应电荷 与壳内电荷在导体壳表面以外空间叠加结果为零。 [名师点睛] 处于静电平衡的导体，内部场强为零，
但电势不一定为零。
2．将悬挂在细线上的带正电的
小球A放在不带电的金属空心球C内
(不和球壁接触)，另有一个悬挂在
细线上的带负电的小球B向C靠近， 如图1－7－7所示。下列说法正确的有 图1－7－7 ( )
(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 。
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
到了静电平衡状态。
2．条件 内部电场处处为零，即E内＝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。
Байду номын сангаас
[名师点睛]
一个孤立的带电体，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。
1. 如图1－7－4所示，长为L的金属 杆原来不带电，在距其左端r处放一个电 荷量为q的点电荷。问： 图1－7－4
(1)金属杆中点处的场强为多少？
(2)金属杆上的感应电荷在杆中点P处产生的场强。 [思路点拨] 内部场强处处为零，因为是两个电场的叠加。
A、D对，球壳外表面没有电荷，因为空腔内有带电体， 所以空腔内有电场，内表面有感应电荷，故B、C错。 答案：AD
（1）静电平衡的特点：
①导体内部场强处处为零。
②导体是个等势体，表面是等势面。
③导体表面上任何一点的电场线方向跟该点的表面垂直。
④导体内部无净电荷，净电荷分布在导体表面。越尖的
地方电荷越密。
解析：避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地，必须 接到大地，故A、D项错，B项正确；导体尖端的电荷密度 大，附近的电场很强，把避雷针顶端设计成球形不利于把 云层中的离子吸引到尖端，故C项错误。 答案：B
3．在点电荷－Q的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态， 若圆平面与点电荷在同一平面内，则盘上感应电荷在盘 中A点所激发的附加场强E′的方向在图1－7－2中正确的 是 ( )
2．尖端放电、静电屏蔽
(1)尖端放电： ①尖端放电：空气被电离后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。
②应用和防止
应用： 避雷针 是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
防止：高压设备中导体的 表面尽量光滑 会减少电能的
[解析]
球C对外界电场有静电屏蔽作用，使处于C内
部的A球不受外界电场影响，所以A不偏移。但A在C的外 表面感应出正电荷，也就是C不能屏蔽内部电荷向外激发 电场，所以B将向右偏。 [答案] B
空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部 的电场，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结 果，分析中应特别注意分清是哪一部分电场，还是合电 场作用的结果。
[关键一点]
绝缘球壳中没有自由电荷，当放入外
电场时，不会发生静电感应现象，壳内场强也不会为零。 即不能起到屏蔽外电场的作用。
[试身手·夯基础]
1. 如图1－7－1所示，在真空中把一绝
缘导体向带负电的小球P缓慢地靠近
(不接触，且未发生放电现象)时，下
图1－7－1 列说法中正确的是 ( )
A．B端的感应电荷越来越多
3．(对应要点二) 如图1－7－9所示， 绝缘金属球壳的空腔内有一带 电小球，现在球壳左侧放一带 电小球A，下列说法正确的是( A．A球对球壳内的电场不影响 B．由于静电屏蔽，球壳内没有电场 C．球壳内外表面均没有电荷 D．由于球壳接地，空腔内的电场对外部也没有影响 ) 图1－7－9
解析：由于金属球壳接地，对内外电场都有屏蔽作用，故
2．(对应要点二)具有一定厚度的空心球壳的球心位置放置
一正电荷，图1－7－8中画出了其空间电场的电场线分 布情况，符合实际情况的是 ( )
图1－7－8
解析：接地导体的内部电场不影响导体外部，导体外部的 感应电荷都被排斥入地，在只有施感电荷和内壁的感应异 种电荷的情况下，两部分电荷在导体外部任一点场强的叠 加结果为零，A正确。处于静电平衡状态的导体内部(即导 体球壳内部实体部分)场强处处为零，由于静电感应使球壳 内表面带上了负电荷，外表面带上了正电荷，所以其空间 电场的电场线分布情况应与D图相符合。D正确。 答案：AD
生活中的静电现象
1．了解静电平衡的概念，掌握静电
平衡的特征。
2．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。
[读教材·填要点]
1．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。
带负电小球P在M点产生的场强大于在N点产生的场强，而 导体内部的合场强处处为零，那么导体上的感应电荷在M 点产生的附加电场的场强就大于在N点产生的附加电场的 场强，故选项C正确，选项D错误。 答案：AC
2．关于避雷针，以下说法正确的是
A．避雷针避雷是中和云层的异种电荷
(
)
B．避雷针避雷是将云层中积聚的电荷导入大地 C．为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形 D．避雷针安装在高大建筑物顶部，而不必接地
图1－7－2
解析：在盘中A点激发的附加场强E′应与－Q在A点产生的
场强等大反向，故A正确。
答案：A
1．概念
如图1－7－3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，在右侧出现正电荷， 导体两侧正、负电荷在导体内部产 图1－7－3 生与原电场反向的电场，因与原来的电场反向，叠加的
损失。
(2)静电屏蔽： ①定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部 没有 电 场，因而金属的 外壳 会对其内部起 屏蔽 作用，使它内 部不受 外部电场 影响的现象。 ②应用：电子仪器和电子设备外面都有 金属壳 ，通
信电缆外面包有一层 金属网 ，高压线路的检修人员要穿
屏蔽服 等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。
（2）静电平衡的原因：电场叠加。
①导体外部电场不影响内部。 （3）静电屏蔽 ②接地导体内部电场不影响外部。 应用：避雷针。 （4）尖端放电 防止：高压设备导体表面光滑。
(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。
[关键一点]
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。
A．A往左偏离竖直方向，B往右偏离竖直方向 B．A的位置不变，B往右偏离竖直方向 C．A往左偏离竖直方向，B的位置不变 D．A和B的位置都不变
[审题指导]
求解此题应注意以下三点：
(1)金属球壳(网)可使内部电荷不受外部电场影响。
(2)不接地金属球壳(网)内的电荷对外部电荷有影响。
(3)接地金属球壳(网)内的电荷对外部电荷无影响。
2．接地导体壳内部电场对壳外空间无影响情况
图1－7－6
(1)现象： ①如图1－7－6甲导体壳没有接地时，处于内部电场 中，达到静电平衡，导体壳内外表面出现等量异种电荷， 壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零。
②导体壳接地后，如图1－7－6乙所示，导体壳外的 正电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的另一端 无穷远处，导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为 零，导体外部空间不受内部电场影响。