靜電現(xiàn)象的應(yīng)用-高二上學(xué)期物理人教版選修3-1

7、靜電現(xiàn)象的應(yīng)用1、靜電感應(yīng)

把金屬導(dǎo)體放在外電場E0中，由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場力作用而定向移動，使導(dǎo)體表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷的現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場E0ABCD---0E2.靜電平衡---------1、導(dǎo)體中自由電荷在電場力作用下將發(fā)生定向移動.E'E'E'2、導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷,感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中中產(chǎn)生反方向的附加場.0E---E'----3、感應(yīng)電荷的電場增到與外電場相等時，導(dǎo)體內(nèi)合場強為零。自由電荷定向移動停止.0E-------E=04、靜電平衡：導(dǎo)體中無電荷定向移動的狀態(tài),就叫靜電平衡狀態(tài).靜電平衡

發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體，當感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場E`和原電場E在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零，即E`=E時，自由電子停止定向移動，這時導(dǎo)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。E＋－－－－＋＋＋E`E－－－＋＋＋＋＋＋－－－E合=0＋－－＋3、處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體的特點：（1）導(dǎo)體內(nèi)部的場強處處為零（2）整個導(dǎo)體是一個等勢體，表面是一個等勢面（3）導(dǎo)體外部電場線與導(dǎo)體表面垂直++++++++--------E++++++++--------E練習(xí)當導(dǎo)體達到靜電平衡狀態(tài)時，其場強的特征()A.外電場E0消失。B.感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場E'為零。C.導(dǎo)體內(nèi)部合場強E內(nèi)=E0

+E'=0。D.導(dǎo)體表面和內(nèi)部場強均為零。C點電荷右側(cè)放一平行金屬板，試分析，金屬板達靜電平衡后，圖中ａ、ｂ、ｃ（板內(nèi)點）三點場強大小關(guān)系如何？畫出板中感應(yīng)電荷在ｄ點的產(chǎn)生的場強方向？ｄａｂｃｄ＋V長為L的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一電荷量為+q的點電荷放在與棒的左端距離為R的地方，達到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點O處產(chǎn)生的場強有多大？方向如何？RLO+q解：達到靜電平衡后導(dǎo)體內(nèi)部處處場強為零則E感＝E源＝kq(R+L/2)2E感方向與E源方向相反，即指向點電荷+q.AB比較A，B兩處感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場強大小？一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一均勻帶電的細桿MN，如圖所示.金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑上a、b、c三點的場強大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比，則A.Ea最大B.Eb最大C.Ec最大D.Ea=Eb=Ec

C帶電量分別為+Q和-Q的兩個點電荷相距為r，在兩點電荷之間放入一個不帶電的導(dǎo)體棒，當導(dǎo)體達到靜電平衡后，感應(yīng)電荷在兩點電荷連線中點O處產(chǎn)生的場強大小為多大？方向怎樣？+Q-QO·方向水平向左法拉第圓筒實驗:12用兩個帶有絕緣手柄的金屬小球分別接觸帶有電荷的金屬圓筒的內(nèi)壁和外壁.導(dǎo)體上電荷的分布法拉第圓筒實驗:12和外壁接觸的小球使驗電器箔片張開,表明金屬筒外壁有電荷分布.法拉第圓筒實驗:12和內(nèi)壁接觸的小球不能使驗電器箔片張開,表明金屬筒內(nèi)壁沒有電荷分布.靜電平衡時導(dǎo)體上電荷的分布的特點（1）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面（2）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷密度（單位面積的電荷量）越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷尖端放電尖端放電的原理是什么？導(dǎo)體尖銳部位的電荷特別密集，尖端附近的電場特別強，會把空氣分子“撕裂”，使分子中的正負電荷分離，這種現(xiàn)象叫電離。尖端放電的原理有何應(yīng)用？中性的分子電離后變成帶負電的自由電子和帶正電的離子，這些帶電的粒子與導(dǎo)體尖端的電荷異號粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當于導(dǎo)體從尖端失去電荷。這個現(xiàn)象叫尖端放電。避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施避雷針工作原理電場逐漸增強，空氣分子被電離大地感應(yīng)負電荷+思考:用金屬網(wǎng)罩將驗電器罩住,會怎樣呢?金屬網(wǎng)罩也能起到靜電屏蔽作用.類似事例:通訊電纜外包金屬層,電學(xué)儀器外套金屬罩.靜電屏蔽:靜電平衡時,空心導(dǎo)體殼可保護其內(nèi)部區(qū)域不受外電場影響的現(xiàn)象.電力工作人員有時需要帶電作業(yè)，怎樣才能保證他們的生命安全？全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣，帽，鞋，手套等。

將懸在細線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不和球壁接觸)，另有一個懸掛在細線上的帶負電的小球B向C靠近，則ABCDA往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向A的位置不變，B往右偏離豎直方向A和B的位置都不變A往左偏離豎直方向，B的位置不變B＋－ABC例1：如圖所示接地金屬球A的半徑為R，球外點電荷的電量為Q，到球心的距離為r，該點電荷的電場在球心的場強等于多少？QRrA注意：E、E`和E合的區(qū)別E由外電場決定，E`=E，E合=0oE是點電荷Q產(chǎn)生的電場（即外電場），E`是感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場（附加場），E合是兩個電場疊加后的合電場AB例2：