静电的应用及危害

二、导体上电荷的分布
思考：电荷在导体上的分布是怎样的呢？
均匀球形导体
导体内部有无电场？ 是不是这样分布呢？
二、导体上电荷的分布
实验2：法拉第圆筒实验
结论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
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
轻松练习
• 1．当导体达到静电平衡时，场强方面的特征 是（ C ） • A．外电场E0消失 • B．感应电荷产生的电场E′为零 • C．导体内部的合场强E为零 • D．导体表面和内部的合场强均为零
• 解析： • A错．导体B上内部各点的场强大小为零， 但是外部场强大小不相等 • B对．导体A内部的场强一定为零。因为 电荷分布在外表 • C错．导体B的左端电势和右端电势一样 高，是等势体 • D对．导体B上的感应电荷在它的C点所形 成的场强一定不为零，因为它和A的电场 合场强叠加为零。
第七节
静电现象的应用
一、静电平衡状态下导体的电场
-
-
-
-
-
-
E
置于电场中的导体，自由电荷受电场力作用， 将发生定向移动。
-
E
在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应 现象。
-
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内=0
-
E’=E
• 思考1：尖端放电在生状
避雷针
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、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、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， 两点间很大的电势差，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，所以：
思考：你有没有遇到过在家里用手机打电话信 号不好的情况？为什么? 到力架 一的式 定同结钢 的时构筋 屏也提混 蔽对高凝 作信抗土 用号震的 。起能框
2010年高考试题
• 15. 请用学过的电学知识判断下列说法正确的 是（ B ） • A. 电工穿绝缘衣比穿金属衣安全 • B. 制作汽油桶的材料用金属比用塑料好 • C. 小鸟停在单根高压输电线上会被电死 • D. 打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险
• 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 R L
答：
则
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.
E
当内部合场强为零时，即E’=E时，电荷不再发 生定向移动。
处于静电平衡状态下导体的特征： 导体内部场强处处为零 导体是等势体,表面为等势面 导体外部表面附近场强方向与 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。
思考：小鸟停在单根高压线上 为什么电不死?
闪电防护
• 三、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． • 四、不要进入水中，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．
• 2：验电器或静电计金属杆上端为什么固定一 个金属球而不做成针尖形状？
1. 导体自身带电处于静电平衡，下列说法中 正确的是 ( C ) A.导体内部场强是0，所以电势也是0 B. 电荷只分布在外表面，曲率半径小的地方 场强大，所以电势高 C. 电荷只分布在外表面，电场线一定和外表 面处处垂直 D.以上说法均不正确
• ２.把原来不带电的金属球壳B的外表面接地， 将一个带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但 不与B发生接触，达到静电平衡后，则（ ＣＤ ） • A. 球壳B的空腔中场强处处为零。 B. 球壳B不带电。 C. 球壳B的内，外表面电势相等。 D. 球壳B的电势为零。 Ｂ Ａ
思考：abc三点电势有什么关系？ Фa >Фb> Фc
• 主要原因是这么几个方面（站在高压线上的小鸟，是站 在同一根电线上的，并联电路） 第一， 双脚站立时，由于小鸟两脚间距离很短，分得 的电压也就相对很少。 第二，双脚站立时候，相对于电线，小鸟身体电阻要大 得多，尤其爪子上面有角质层，电阻太大，相当于电线 在小鸟两脚间形成短路，所以通过小鸟的电流很小 • 不过，如果鸟儿的身体同时接触到两根电线，或者站在 电线上的鸟在不绝缘的电杆或架上磨嘴巴，就会有电流 从鸟儿身上流过，使它触电身亡。正因为如此，人们在 高压输电线电杆上固定电线的铁架与电线之间，总是隔 着一个长长的绝缘瓷瓶，它既可起到保护鸟类免遭触电 的作用，又可避免由于鸟类触电而发生的停电事故。 但是如果鸟的脚跨很长得的一段距离，电线也是有电阻 的，导体在温度、横截面积、材料一定的情况下，长度 越长电阻与大！当这一长段电线的电阻比鸟两腿之间的 电阻大的时候，电流就会从鸟身上通过！但是没有鸟能 跨那么大的距离！
三，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
分子中正负电荷分开 空气电 离
正负电荷奔向异种电荷
相当于尖端失去电荷
尖端放电
三、尖端放电 导体尖端的电荷密度很大，附近的电场 特别强，它会导致一个重要的后果，就是尖端 放电。
在强电场作用下，物体曲率大的地方(如尖 锐、细小的顶端，弯曲很厉害处)附近，等电势 面密，电场强度剧增，致使这里空气被电离而 产生气体放电现象，称为电晕放电．而尖端放 电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气电离 而产生气体放电的现象
四、静电屏蔽
由于静电感应，可使金属 网罩或金属壳内的场强为 零，相当于遮挡了外界电 场对它内部的影响，这种 现象叫做静电屏蔽。
静电屏蔽现象
静电屏蔽的应用
静电屏蔽的应用
三条输电线上方 还有两根导线与 大地相连，形成 一个稀疏金属 “网”，将高压 线屏蔽起来。 超高压带电作 业的工人德尔 工作服要用包 含金属丝的织 物制成。
• • • •
解析： A错，空腔内部电场不为零。 B错，球壳内表面由于静电感应，要带负电荷。 C对，处于静电平衡状态的导体，是个等势体， 其上电势处处相等。 • D对，通常以大地为零电势，由于球壳与大地 构成一个整体，相当于一个大导体，所以电势 处处相等，是个等势体。所以电势都为零。
3、如图，为一空腔球形导体（不带电）现将 一个带正电的小球A放入腔中，当静电平衡 时，图中a,b,c三点的场强大小关系是（ D ） A.Ea>Eb>Ec B. Ea=Eb>Ec C. Ea=Eb=Ec D. Ea>Ec> Eb b a c