5.3 静电感应 静电屏蔽 课件 -2023-2024学年高二上学期（中职）物理高教版（2021）电工电子类

第三节 静电感应 静电屏蔽 物理（电工电子） 主题五 静电场的应用 1 电力工人为什么能在特高压环境下正常工作？ 2 特高压一般是指±800 kV及以上的直流电和1 000 kV及以上交流电的电压等级。我国在特高压输电技术上处于全球领先地位，制定的多项特高压输电国际标准，目前正被全世界使用。 3 主要内容 静电感应 静电平衡 静电屏蔽 1 2 3 静电屏蔽的应用 4 本节我们要学习的主要内容。 4 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。 6 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。 7 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。 8 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”）。 9 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。 10 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。 11 02 PART 01 静电平衡 【思考与讨论】 把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中,由于静电感应，导体的AB侧出现 （填“正”或“负”）感应电荷，CD 侧出现 （填“正”或“负”）的感应电荷。 二、静电平衡 13 二、静电平衡 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。 14 二、静电平衡 当内部合场强为零时，即E’=E时，导体内的自由电荷不再发生移动，我们把这种状态称为静电平衡。由于静电平衡时，导体内已经没有可以自由移动的电荷，电荷只能分布在导体的外表面上。因此，处于静电平衡的导体，导体内部的电场强度处处为零，电荷只分布在导体的外表面。 15 二、静电平衡 理论和实验证明，外表面曲率大的地方，电荷分布得密，电场强；外表面曲率小的地方，电荷分布得稀，电场弱。如果导体表面上有尖端，则尖端处的电荷密度特别大，电场特别强。 16 尖端放电 当电场强大到一定程度时，空气分子中的正负电荷将分离，这个现象称为空气的电离。空气被电离后，与尖端所带电荷电性相同的离子将背离尖端运动，而与尖端所带电荷电性相反的离子则急速趋向尖端，与尖端上的电荷中和，这种现象称为尖端放电。 17 尖端放电 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 18 尖端放电 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。 19 03 PART 01 静电屏蔽 20 三、静电屏蔽 把带电体放在验电器的附近时，验电器因为静电感应使金属箔带电，金属箔张开，若用金属网罩将验电器罩住，再将带电体靠近，发现金属箔没有张开。 21 三、静电屏蔽 实验表明，导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部