1、静电现象的应用,思考 （1）金属导体的微观结构如何？,将金属导体放入电场中 （2）自由电子怎样移动？,（5）最终会出现怎样的现象？,E,（4）电子的积聚会出现怎样的结果？,（3）自由电子会在什么地方积聚？,-,-,-,-,-,-,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。,一、静电平衡状态下导体的电场,-,-,-,-,-,E,在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应现象。,-,-,-,-,-,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 .,一、静电平衡1
2、定义：,处于电场中的导体，内部自由电子不再发生定向移动，导体所处的状态叫静电平衡状态。 注意：静电平衡需要很短的时间10-9s,-,-,-,-,-,E,当内部合场强为零时，即E=E时，电荷不再发生定向移动。,处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零。,E=E,E,E内=0,静电平衡状态下导体的电场,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,若不为零会出现何现象?,若不垂直会出现何现象?,静电平衡状态,为什么会如此?,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
3、面处场强方向必跟该点的表面垂直。,对于一孤立的带电导体，内部场强为零的本质是：导体表面所带全部电荷在内部任一处产生的电场强度的矢量和为零。,静电平衡的特点（小结）,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。,例：如图为一导体板，点电荷Q置于其中点上方，当一带正电的试探电荷q从导体板右侧以初速度V0沿光滑导体板表面运动，判断q以后的运动状态和电场力做功情况。,（匀速直线运动；不做功）,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
4、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,AC,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？,二、导体上电荷的分布,研究静电平衡时导体内部的电荷,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,为什么?,为什么?,法拉第圆筒 实验,1、导体内没有电荷,电荷只分布在导体的表面。,导体上电荷的分布小结,2、在
5、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。,1空气的电离,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,在强电场作用下，物体尖端部分发生的一种放电现象称为尖端放电。,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，等电位面密，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,三、尖端放电,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
6、雷针,闪电是如何形成的？,闪电现象解释,剧烈的气流运动使云层相互摩擦，摩擦导致云层间异种电荷大量积聚（摩擦起电）。靠近地面云层中电荷的大量积聚，会使地面因静电感应而产生电荷积聚(感应起电)。云层之间、云层与地面之间会形成几百万伏的电压。这个高压足以击穿空气，瞬时产生几十万安培的电流。电流生热使空气发光，叫闪电。,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
7、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,第三是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 第四是不要进水中，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,闪电防护,法拉第圆筒实验:,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.,空腔导体壳上电荷的分布,法拉第圆筒实验:,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.,法拉第圆筒实验:,和内壁接触的小球不能使验电器箔片张开,表明金属筒内壁没有电荷分布.,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
8、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.,不会 因为导体壳内部合场强为零.,思考:用金属网罩将验电器罩住,会怎样呢?,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.,四、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。,（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。,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。,两位英国科学家08年在伦敦进行一次危险的电
9、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。,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
10、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在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，下列实验方法中能使验电器箔片张开的是 ( ) A用取电棒(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A接触 C用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触 D使验电器A靠近B,BCD,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,4在一个导体球壳内放一个电量
11、为Q的点电荷，用E表示球壳外任一点的场强，则( ) A当Q在球壳中央时，E0 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，E0 D只要球壳接地，不论Q在球壳内何处，E一定为零,D,5有一绝缘空心金属球A，带有4106C的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B，带有2106C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，A球上电荷量为C，分布在。,0,2X10-6,外表面,5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(2rL)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 方向,12KQ/L2,A,B,
