4.1 静电与静电场（课件）- 高一《电工技术基础与技能》同步教学（机工版·第3版）

电工技术基础与技能 01011 01010101016 9101010100 电工技术基础与技能 第四章 第四章 静电场与电容 4-1静电与静电场 电工技术基础与技能 第四章 话题引入 电荷在导体中流动形成电流，当电荷不流动时，我们称为静电。静电和人们 的生活关系越来越密切，在工程中的应用也越来越多。如晴静电复印机、静电打印 机、青静电除尘器等；根据静电感应原理制成的电子器件，如晴静电感应晶闸管、晶 体管等，静电技术还广泛应用于纺织、印染、塑胶、印刷、胶片处理、静电喷涂、 造纸等行业。静电的科学应用给人们带来了很多益处，但静电的危害、静电给人 们造成的经济损失也在逐年增加。如晴静电可引起电子设备的故障或误动作，造成 电磁干扰；击穿集成电路或精密电子器件，降低产品的成品率；高压静电放电造 成电击，危及人身安全：在粉尘、易燃易爆、油雾等场所易引起爆炸和火灾；在 精密生产场所，由于静电吸附灰尘，使产品的品质下降；雷电（静电放电）这一 自然现象每年仅在通讯系统及设备上造成的经济损失就以亿计；计算机、各种精 密电子仪器为了防止静电等的干扰，则必须采取屏蔽措施·。为了对静电的合理 应用及防护，我们应掌握一些静电的基本知识。 电工技术基础与技能 第四章 4.1.1静电 带有电荷的物体称为带电，如果物体所带电荷相对静止， 称物体带有静电。 产生静电的原因一般是由于物体的相互摩擦和带电体的相 互感应。下面举例说明： 在中学物理课中我们学习了摩擦起电，如用丝绸和玻璃棒 摩擦可使玻璃棒中的电子转移到诬绸上，使玻璃棒带正 电。 在王燥季节，化纤衣服与身体摩擦产生静电，在脱衣服时 会产生噼啪的放电声 电工技术基础与技能 第四章 ·飞机在飞行过程中与空气摩擦使飞机带电。 夏天的雷云在形成过程中由于相互摩擦而带上不同的电荷， 带有大量不同极性电荷的雷云接触时产生中和放电，发出 电闪雷鸣。 ·处于电场中的物体在电场的作用下产生感应静电。 在工程中使用的静电是用静电发生器产生的，它将低电压 通过电子电路升压到20kV~30kV,在它的两个电极上提 供静电场。 电工技术基础与技能 第四章 ·4.1.2静电场和电场强度 ·1.静电场 由实验可知，两个带有电荷的物体之间有力的作用。其受 力方向根据所带电荷的极性不同，为同极性相斥；异极性 相吸。 。 在带电体的周围存在一种看不见、摸不着的物质场，这种 物质场可传递两个带电物体之间的相互作用力，我们称这 种物质场为电场。电场是由电荷激发的，有电荷就有电场， 电场和电荷同生同灭。电荷量大，激发的电场就强；电荷 量小，激发的电场就弱。 由静电荷激发的电场称为静电场。 电工技术基础与技能 第四章 ·2.电场强度 在带电体（带有电荷的物体）的周围存在着电场，电场对 其它带电体有力的作用。 。 在电场中的任一点，实验电荷所受电场力F与电荷量Q之 比，称为该点的电场强度，用E表示，E的单位是N/C (牛/库)其数学表达式为 F E= 2 ·电场强度是矢量，其方向与正电荷在该点所受力的方向相 同。 电工技术基础与技能 第四章 ·下图是用电力线表示的电场方向，每点电力线的方向就是 该点电场强度的方向。 十++++十+ a)正电荷电场方向 b)负电荷电场方向 c)匀强电场方向 电工技术基础与技能 第四章 4.1.3静电场中的导体 ·1.导体的静电平衡条件 当将不带电的（导体中的正负电荷中和，不显电性）导体 放入由正电荷激发的电场Eo中，如图所示。 导体在外电场的作用下， 负电荷受引力向左移动： Eo 正电荷受斥力向右移动。 由于导体的两端产生了 导体 电荷的堆积，在导体内 形成一新的附加电场 此电场和外电场方向相反，如图中所示。 电工技术基础与技能 第四章 ·导体内的总电场E=E。一，E当内电场和外电场大小相等 时，E。=在导体内的总电场E=0,导体中的电荷停止 移动，即达到静电平衡。导体中的总电场E=0称为电场 中导体的静电平衡条住。 由静电平衡条件可知，在电场中的导体，电荷分布在导体 的两端，导体内部的电场强度为零 ·导体内部的电场，是由一切电荷（包括外部的电荷和导体 内部的电荷的总和)产生的总电场。