1、静电现象的应用,一、静电感应现象,1、静电感应现象:导体中的自由电荷由于受到外电场的作用而重新分布的现象叫静电感应现象.,思考,（1）将金属导体放入电场中,导体内的自由电子怎样移动？,（4）最终会出现怎样的现象？,E,（3）电子的积聚会出现怎样的结果？,（2）自由电子会在什么地方积聚？,2.静电平衡,1、导体中自由电荷 在电场力作用下将发 生定向移动.,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.,感应电荷.感应电场,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 .,静电平衡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E在导体内
2、叠加为零，即E=E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,E,2、静电平衡状态: 导体表面和内部电荷停止定向移动的状态。,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 （2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面,思考：导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？,结论：导体处于静电平衡状态时，其外部表面附近任何一点的场强方向跟该点的表面垂直。,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,（2）整个导体是一个等势体，表 面是一个等势面,（3）导体外部电场线与导体表面垂直,导体上电荷的分布,法拉第圆筒实验,初态：B带电，A不带电,处
3、于静电平衡状态导体的特点： （1）导体内部的场强处处为零,（2）整个导体是一个等势体，表 面是一个等势面,（3）导体外部电场线与导体表面垂直,（4）,电荷只能分布在外表面上，在导体的 外表面，越尖锐的位置电荷密度越大，凹陷处几乎没有电荷。,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“撞散”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。,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。,尖端放电,尖端放电的
4、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,避雷针,（1）避雷针的原理：带正（负）电的云层靠近避雷针时，因同种电荷相互排斥，异种电荷相吸引，电子由大地流向避雷针尖端（电子由避雷针尖端流向大地），避雷针上端留下异种电荷，当电荷积累到一定程度时，通过尖端放电，逐渐中和云层中的电荷。,（2）为了更好的应用尖端放电原理中和云层中的电荷，避雷针的上端做成几股针尖状,3.避雷针,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,思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗?,静电屏蔽:静电平衡时,空心导体壳
5、可保护其内部区域不受外电场影响的现象.,不会 因为导体壳内部合场强为零.,静电屏蔽,因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽，其内部区域不受外电场影响,对内静电屏蔽,静电屏蔽的另一种形式,金属罩接地后，地上的自由电子，沿导线向上移动，把金属罩外部的正电荷中和，结果，小球的电场被控制在金属罩的内部，外部不再受影响。,当空腔接地时，外表面的感应电荷将因接地传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用，外部不再受腔内电场的影响,对外静电屏蔽,B,A图属于内屏蔽，C图属于外屏蔽。,注意观察：B图和C图不同。金属网罩一个接地，一个不接地。,超高压带电
6、作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。,3、三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。,静电屏蔽的应用,1关于静电平衡，下列说法中正确的是 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,ABD,2具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷，下面中的四个图画出了其空间电场的电场线情况，符合实际情况的是( ),3为一空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球放入腔中，当静电平衡时，图中
7、A、B、C三点的场强E和电势的关系是：（ ),D,4：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？感应电荷在球心的场强多大？方向如何？,Q,R,r,A,注意：E、E和E合的 区别E由外电场决定，E=E，E合=0,o,E是点电荷Q产生的电场（即外电场），E是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,5：带电量分别为+Q和-Q的两个点电荷相距为r，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？,方向水平向左,6.如图所示，一个原来不
8、带电的中空金属球壳，上开一个小孔，若将一个带负电的小球放入且不与球壳接触，则球壳外表面带_电，内表面带_电；若用手接触一下球壳后球壳内表面带_电，外表面_；,正,负,正,不带电,3避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是 A云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地 B避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷 C云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地 D以上说法都不对带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的静电，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击，,A,B,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 D、B带负电,
