第三节 静电感应 静电屏蔽(课件)-【中职专用】高中物理同步精品课堂（高教版电工电子类）

第三节 静电感应 静电屏蔽 新课导入 自然界到处都有静电。生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？ 静电有其有利的一面，也有有害的一面。为做好静电的防止和利用，我们需要先学习静电平衡。 新课导入 01 PART 01 静电感应 一、静电感应 两个带有绝缘支架的枕形导体彼此接触，它们的一端各有一对金属箔，将一个球形导体与起电机连接，摇动起电机，使金属球带正电，将金属球靠近枕形导体。 5 一、静电感应 当带正电的金属球靠近枕形导体时，枕形导体就处在带电金属球的电场中，其内部的自由电荷受电场力的作用，向与电场相反的方向定向移动。这样，枕形导体在靠近金属球的一端带负电荷，在远离金属球的一端带正电荷，因此两端的金属箔张开。 6 一、静电感应 放入电场中的导体，导体内的自由电荷在外电场的作用下重新分布，使得导体两端出现等量异种电荷，这种现象称为静电感应。 利用静电感应使金属导体带电的过程称为感应起电。 由于静电感应而使导体所带的电荷称为感应电荷。 7 一、静电感应 【思考与讨论】 课本图5-3-2所示，当金属球靠近枕形导体后，由于静电感应，枕形导体两端出现了等量异种电荷。若此时把两个枕形导体分开，再移走金属球，枕形导体两端金属箔张开的角度会 （填“变小”“变大”或“不变”）。如果再把两个枕形导体重新连起来，让它们彼此接触，两端的金属箔张开的角度将 （填“变大”“闭合”或“不变”）。 8 一、静电感应 使物体带电的过程就是使物体中的正、负电荷分离而重新分布的过程，而电荷既不能创造，也不能消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分，在转移过程中，电荷的代数和保持不变，这就是我们学过的电荷守恒定律。 9 雷电现象 不同云层之间发生的放电现象又称为云间放电。当带有异种电荷的云层靠近到一定距离时，电场将空气击穿而发生瞬间放电，放电时产生的强大电流就是我们见到的闪电，而放电时产生的声音就是雷声。 10 02 PART 01 静电平衡 E0 - - - - - - - - - 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,感应电荷在导体中产生反方向电场强度Eˊ。 - - - - - - - - E0 E' E' E' 静电平衡 E0 - - - E' - - - - 3.感应电荷的电场增到与外电场相等时E' =E0，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止。 E0 - - - - - - - E=0 4.静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,叫静电平衡状态。 静电平衡 静电平衡的特点： 2.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。 3.导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。 1.金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 那么，处于静电平衡状态下的导体中的电荷又是怎样分布的呢？ 静电平衡 03 PART 01 尖端放电 ▲导体周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动 ▲带电粒子与气体分子碰撞使气体分子中的正负电荷分离 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。 尖端放电的原理 ▲新产生的带电粒子在强电场的作用下使空气进一步电离 ▲电离产生的带电粒子在电场的作用下，向着与自己电荷符号相反的一端运动 导体尖端的电荷密度很大，因此，使空气分子电离的现象更容易发生在导体的尖端。 尖端放电的原理 导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。 燃气灶的点火器 尖端放电的原理 避雷针又称接闪器，它应用的就是尖端放电的原理。在被保护物的顶端安装一根尖锐的金属棒,用符合规格的导线与埋在地下的泄流地网连接起来，当带电云层接近地面时，在避雷针的顶端，形成局部强电场，引导雷电向避雷针放电，再通过接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物体免遭雷击。 避雷针 导线 接地装置 尖端放电的应用 19 飞机的机翼尾端安装的放电刷，就是利用了尖端放电原理。飞机在空中高速飞行时，由于飞机的机壳与空气不断摩擦等原因而使飞机产生静电，电荷累积到一定程度时会造成飞行安全事故。放电刷利用尖端放电的原理,将电荷集中于机体外侧的尖端,使其不断与空气发生小的放电过程,减少机身电荷累积，以保护飞机和飞行安全。 尖端放电的应用 20 - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + 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 正负电荷奔向异种电荷 相当于尖端失去电荷 尖