1.7 静电现象的应用课件.ppt

第一章 静电场 第7节 静电现象的应用 主讲人：程海明 人教版高中物理选修3-1 　 两位英国科学家08年在伦敦进行一次危险的电力学表演。其中一名科学家将把另一位科学家关进一个铁笼子里，然后用数百万伏特的电流对其进行电击。 鉴于表演的危险性，两名科学家事先都买好了价值1200万英镑的保险。 把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，结果如何呢？ 电场中的导体： 电场中的导体： - - - - - - E 置于电场中的导体，自由电荷受电场力作用，将发生定向移动。 一、静电平衡状态下导体的电场 - - - - - E 在导体两端，积聚等量异种电荷，即静电感应现象。 一、静电平衡状态下导体的电场 - - - - - E 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。 E’ 一、静电平衡状态下导体的电场 - - - - - E 当内部合场强为零时，即E’=E时，电荷不再发生定向移动。 E’= E 一、静电平衡状态下导体的电场 E E内=0 一、静电平衡状态下导体的电场 静电平衡状态 发生静电感应的导体，当感应电荷产生的电场E`和原电场E在导体内叠加为零，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。 E ＋ － － － － ＋ ＋ ＋ E` E － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － E合=0 ＋ － － ＋ 一. 静电平衡状态 一. 静电平衡状态的特点： 1.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。 3.处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。 2.导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。 地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。 长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方，如图所示。达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点O处产生的场强有多大？方向如何？ R L O +q 答： 达到静电平衡后导体内部处处场强为零 则 E感＝E源＝k (R+L/2)2 E感方向与E源方向相反，即指向点电荷+q. q 二、导体上电荷的分布 ?演示实验 结论:静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面. 实验:研究空腔导体内表面的电荷 二、导体上电荷的分布 思考：电荷在导体外表面的分布又是怎样的呢？ ?实验探究 结论：导体的表面,越尖锐的位置电荷的密度越大 二、导体上电荷的分布 结论: 导体内部没有电荷,电荷分布在导体的外表面 导体表面越尖锐的位置电荷越密集,凹陷的位置几乎没有电荷 均匀球形导体 三、静电现象及其应用 1. 尖端放电 空气的电离：导体尖端电荷密度很大，电场很强，带电粒子在强电场的作用下剧烈运动撞击空气分子，从而使分子的正负电荷电离的现象． 尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象． 三、静电现象及其应用 高大建筑上的避雷针 三、静电现象及其应用 尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑．夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称电晕.这是由于输电线附近的离子与空气里的分子碰撞时会使分子处于激发态,从而产生辐射形成电晕.这是一种微弱的尖端放电． 三、静电现象及其应用 2、静电屏蔽 静电平衡时，导体壳壁W内的电场为零，内表面又没有电荷，即电场线只能在空腔C之外，不会进入空腔之内。所以导体壳内空腔里的电场也处处为零。也就是无论导体外部电场是什么样的，导体内部都不会有电场。 把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，由于壳内电场强度保持为零，外电场对壳内的仪器也不会产生影响。金属壳的这种作用叫做静电屏蔽．