04静电的防止与利用-2021-2022学年高二物理实用教学课件

必修3 第九章 静电场及其应用 静电的防止与利用 9.4 请参看最后一页课件使用说明 1.静电平衡 (1)静电平衡 导体内部和表面的自由电子不再定向移动 (2)静电平衡时 导体内部的场强处处为0 (E感与E外等值反向) (3)静电平衡时 ①净电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷 ②表面越尖处净电荷密度越大，凹陷处几乎无净电荷 2.尖端放电 应用： 避雷针、 高压设备表面要光滑 高压线周围的绿色电晕、 3.静电屏蔽 强电场使空气分子电离，尖端上的电荷被空气中异号电荷中和 (仍有热运动) 应用： 电子仪器和设备的金属网外套、 电视电览线外面包一层铅皮、 电力工人穿的金属丝网衣、 高压线上方的两条保护接地电线 金属网罩内部不受外电场的影响 静电屏蔽: 4.静电吸附 原理： 静电平衡时导体内部的场强处处为0 带电 粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上 应用： 静电除尘 静电喷漆 静电复印 原理： 原理： (4)静电平衡时导体上的电荷分布 导体外表面附近电场线一定与表面垂直 例1 例2 例3 例4 例5 视频 屏蔽小孩 动画 感应到平衡 视频 法拉第圆筒 讨论 若不垂直 图片 电荷分布 视频 尖端放电 图片 放电应用 图片 屏蔽应用 视频 屏蔽外电场 动画 静电除尘 动画 静电喷漆 金属板 E外 E内=0 从静电感应到静电平衡 在外电场的作用下，金属内的自由电子发生定向移动，这些电子产生的附加电场，对外电场起抵消作用。 只要金属内部的场强没有完全抵消为零，其他的自由电子就还会受到电场力的作用，继续发生定向移动，继续产生附加电场，进一步抵消外电场，直至金属内部的合场强为零，自由电子停止定向移动，导体处于静电平衡状态。 解释： 导体内部的场强处处为0 ，即： 静电平衡的特点: E感与E外等值反向，合场强为0 返回主页 + + + + + + + + - - - - - - - - E 导体处于静电平衡状态时，其表面电场线能否如图所示？ + + + + + + + + - - - - - - - - E 思考与讨论 不可能。如果电场方向与导体表面不垂直，那么就会有沿表面切线方向的场强分量，自由电荷沿切线方向的电场力就不为零，自由电荷就会定向移动，说明导体就没有达到静电平衡，所以，静电平衡时，导体表面附近的电场线一定与表面垂直。 返回主页 静电平衡时的电荷分布 法拉第圆筒实验 静电平衡时，净电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷 结论： 返回主页 电荷在导体外表面的分布 均匀球形导体 一端大一端小的导体 静电平衡时导体上的电荷分布 ： ①净电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷 ②表面越尖处净电荷密度越大，凹陷处几乎无净电荷 返回主页 尖端放电的原理 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“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，叫电离. 中性分子被电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，其中与导体尖端电荷异号的粒子，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。这种现象叫尖端放电。 尖端放电 返回主页 避雷针 雷电 电晕 返回主页 金属网罩屏蔽外电场1 金属网罩内部不受外电场的影响，叫静电屏蔽 结论： 返回主页 金属网罩屏蔽外电场2 返回主页 静电屏蔽的应用 返回主页 返回主页 例题1 在静电平衡现象中，下列说法正确的有______ (1)静电平衡是由于导体内的自由电子在外电场的作用下发生定向移动，导致电荷在导体内发生重新分布 (2)达到静电平衡时，导体内部和表面电荷将停止运动 (3)达到静电平衡时，导体内部将没有“净”电荷 (4)达到静电平衡时，所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零 例题1   (1)(3) 返回主页 例题2 (1)在具有一定厚度的空心金属球壳外左侧放一正点电荷Q，如图甲所示．问： ①金属球壳表面的带电情况． ②画出金属球壳内、中、外的电场线分布情况． ③A、B、C、D四点的场强大小关系．若已知B点到Q的距离为L，求感应电荷在B点产生的场强大小和方向. A B C D 甲 Q A B C D 乙 Q (2)若将正点电荷放在球心上，如图乙所示，再求上述问题． (3)若将图乙的外壳接地，再求上述问题． ①左端负电,右端正电 ③EA>EB=EC=ED=0 ①内表面负电,外表面正电 ③ED>EA>