静电现象的应用

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7.如图所示,在真空中有两个点电荷A和B, 电荷量分别为-Q和+2Q,它们相距L。如 果在两点电荷连线的中点O有一个半径为 r(2r<L)的空心金属球,且球心位于O点, 则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小_ ___ 2 方向____。 B A 12KQ/L
1.关于静电平衡,下列说法中正确的是 (ABD ) A.当导体达到静电平衡时,导体上任意 两点间的电势一定相等 B.当导体达到静电平衡时,其外表面附近 的电场方向一定与导体的表面垂直 C.绝缘体也有静电平衡状态 D.达到静电平衡时,电荷分布在导体的外 表面
2.在一个导体球壳内放一个电量为+Q 的点电荷,用E表示球壳外任一点的场 强,则( D ) A.当+Q在球壳中央时,E=0 B.不论+Q在球壳内何处,E一定为零 C.只有当+Q在球心且球壳接地时,E =0 D.只要球壳接地,不论+Q在球壳内何 处,E一定为零
E内=0
E
静电平衡: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
发生静电感应的导体,当感应电荷产生的电场 E`和原电场E在导体内叠加为零,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`
Hale Waihona Puke Baidu
+ + + + + +
E
- + - + -E合=0 + - + - + - +
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
3.尖端放电的应用
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施
温馨提示:闪电防护
• 雷鸣电闪时在室外的人,为防雷击,应当 遵从几条原则. • 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,则两脚间便形成较大的电位差, 有强电流通过人体使人受伤害.
两位英国科学 家08年在伦敦进行 一次危险的电力学 表演。其中一名科 学家将把另一位科 学家关进一个铁笼 子里,然后用数百 万伏特的电流对其 进行电击。
鉴于表演的危 险性,两名科学家 事先都买好了价值 1200万英镑的保险。
本节主要学了以下几个问题: 1.静电平衡状态下导体的电场 学习了静电平衡、静电平衡状态的概念,知道静电平 衡的条件是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导 体的特点 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外表面。 (2)在导体表面,越尖锐的位置,电荷的密度越大。 3.尖端放电 了解了尖端放电现象及其应用。 4.静电屏蔽 了解了静电屏蔽现象及其应用。
E
在导体两端,积聚等量异种电荷,即静电感应现象。
(4)电子积聚会出现怎样的现象?
感应电荷在导体中中产生与原电场反向的感应电场
-
E’
E
感应电荷在导体内部产生电场E’,与原电场叠 加。只要内部合场强不为零,自由电子就会继 续做定向移动。
-
E’=E
E
当内部合场强为零时,即E’=E时,电荷不再 发生定向移动。即自由电荷的定向移动停止 .
二、导体上电荷的分布
研究静电平衡时导体内部的电荷 ——法拉第圆筒 实验
现象:•甲:A的箔片张角逐渐增大 •乙:A的箔片始终没有张开 结论: •导体内部没有电荷,电荷分布在导体 的外表面 •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
均匀球形导体
静电平衡状态下导体电荷的 分布小结
练习
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。
如图所示在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小 球P缓慢的靠近时,下列说法正确的是( ) 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点产生的场强大于在N点产 生的的场强 D、导体的感应电荷在M、N两点产生的的场强相等
A.B、C球都带电 B.B球不带电,C球带电 C.让C球接地后,B球带负 电 D.C球接地后,A球壳空腔 中场强为零
6.有一绝缘空心金属球A,带有4×10-6C的
正电荷,一个有绝缘柄的金属小球B,带有 2×10-6C的负电荷,若把B球跟A球的内壁相 接触,如图所示,则B球上电量为____C, 0 2X10-6 外表面 A球上电荷量为____C,分布在____。
E
一、静电平衡的特点
1、处于静电平衡状态下的导体,内部的场 强处处为零。
2、处于静电平衡状态的整个导体是个 等势体,它的表面是个等势面。 3、导体外表面处场强方向必跟该点的 表面垂直。
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。这是我们可以选大 地做零电势体的一个原因。
带电鸟笼里的鸟为什么安然无恙?
A
B
电荷间的相互作用是通过电场来实现的
思考: (1)金属导体的微观结构如何?
金属导体中存在自由移动的电子。
(2)将金属导体放入电场中自由电子怎样移动?
导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动.
(3)自由电子会在什么地方积聚?
导体两端出现感应电荷,
-
-
-
-
E
-
E’
温馨提示
• 第三是不要进水中,因水体导电好, 易遭雷击. • 第四是不要在户外接听和拨打手机, 因为手机的电滋波也会引雷 • 第五是晾晒衣服被褥等用的铁丝不 要拉到窗户、门口,以防铁丝引雷。 • 第六是关好门窗,防止雷电直击室 内和球形雷飘进室内
四.静电平衡的应用:静电屏蔽
1.静电屏蔽 (1)空腔导体的特点 空腔导体能把外电场挡住,空腔内没 有电场,空腔内不受外电场的影响。
1、导体内没有电荷,电荷只分布在导 体的表面。 2、在导体表面,越尖锐的位置, 电荷的密度越大,外部附近的电场 也越强,凹陷的地方几乎没有电荷
三、尖端放电
1.空气的电离 导体尖端的电荷密度很大,附近的场强 很强,强电场使空气分子中正负电荷分 离的现象叫做空气的电离。
2.尖端放电 空气中被电离后的带电粒子的电性与 尖端电荷相反,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。
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.
小鸟屏蔽
• (2)静电屏蔽 • 导体壳(金属网罩)能保护它所包 围的区域,使这个区域不受外电场的 影响,这种现象叫做静电屏蔽。
3.一个不带电的空心金属球,在它的球心处放 一个正点荷。图中的哪一个能正确表示其电场分 布的情况 (B )
5.如图所示,一带正电的绝缘金属球壳A,顶部开 孔,有两只带正电的金属球B、C用金属导线连接, 让B球置于球壳A的空腔中与内表面接触后又提起到 如图所示的位置,C球放在A球壳外离A球较远,待静 电平衡后,正确的说法是 ( BC )
在图中,验电器金属箔会张开的是:
A中不会张开.金属网可以屏蔽外电场.B中会 张开.因为金属网未接地,网内的带电体可以 对外界产生影响.C中不会张开.因为金属网已 接地,网内的带电体对网内无影响,网外的 带电体对网内也无影响.
小孩屏蔽
电子仪器外套金属网罩;通讯电缆外包一层铅皮等。
超高压带电作业的工人穿戴的工作服,是用包 含金属丝的织物制成的。
B N A M P
• 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,如图 所示。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
O
答:

R
L
达到静电平衡后导体内部处处场强为零
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.
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