1.7静电现象的应用

第7节静电现象的应用静电现象----利用或防止静电植绒静电喷涂静电贴防静电地板静电复印机本质：利用电荷在电场中的移动现象及相互作用现象E思考：1.电场的基本性质是什么？2.金属导体的微观结构如何？导体特点：有可以自由移动的电子。电场的基本性质：对放入其中的电荷施加电场力电场中放入导体会发生什么现象呢？一、静电感应：电场中的导体两端感应出等量异号电荷的现象－－－－＋＋＋＋E－－－－－－－－－－＋＋＋＋E感应－－－－＋＋＋＋E合=0思考：1、处静电平衡状态导体内部的场强特点？2、据U=Ed，导体内部的各点电势有何关系？电场线应该与导体表面垂直么？二、静电平衡状态下导体的电场1、动态过程：a)自由电子受力而定向移动；b)两端出现异种电荷，形成感应电场；c)导体内电场合成，合电场逐渐减弱；d)合电场为零时，自由电子不受力，定向移动停止，导体达到静电平衡状态。极短时间内达到静电平衡状态2、静电平衡状态：导体中的自由电子不再发生定向移动。这时导体就达到了静电平衡状态。（1）处于静电平衡状态的导体，内部的合场强处处为零3、处于静电平衡状态的导体的特点：二、静电平衡状态下导体的电场（2）外部表面上任何一点的场强方向跟该点的表面垂直E------++++++E合=0“表皮儿”之内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。（3）整个导体是一个等势体，导体表面是一个等势面(如果静电平衡时导体不是等势体，那么自由电子就要向电势高的地方作定向移动)++++---＋－－－－－＋＋＋＋＋思考：能画出电场线吗？－－－＋＋＋思考：K闭合时，电荷如何分布？＋－－－－－＋＋＋＋＋电场中的枕形导体正电荷外的金属球壳＋－－－－－课堂练习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？RLO+q1.7静电现象的应用（二）静电平衡状态下的导体1.静电平衡状态导体内的自由电子不发生定向移动时,导体就达到了静电平衡状态.2.处于静电平衡状态下导体的特征:(1)处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零.E感应=-E外(2)处于静电平衡状态的导体是个等势体,它的表面是个等势面.表面上任一点场强方向与该点的表面垂直.(3)感应电荷只分布在导体表面回顾例、一个金属圆板置于一个带电为+Q的点电荷c的电场中，金属板中a，b两点与点电荷c在同一平面内，请在原图上画出感应电荷在金属板内a，b两点的电场强度方向，并简述画出的依据。注：导体内部有两个电场的叠加即外电场及感应电荷产生的电场。+abC+-++++++练习：正带电体周围放置一个枕形导体，导体的电势为2000V。现将Q=-1.2×10-4C的点电荷分别从导体的A和B端点移到无穷远，求：电场力做功各是多大？AB＋＋＋＋＋＋＋＋－－－思考：给导体带电时，会发生什么现象？靠近时接触时＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋平衡时（稳定时）关键词：a)自由电子定向移动；b)当内部场强为零时，定向移动停止，就达到静电平衡状态。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋－－－－－－－－均匀带电导体球和导体球壳E=0E=0思考：导体内能否有净电荷？内部各点的电势有何关系？1、导体内部，没有净电荷。电荷只分布在外表面上。三、导体上的电荷分布2、导体是等势体，表面是等势面3、导体内部空间内的场强为零法拉第圆桶实验例.一带有绝缘座的空心金属球壳A带有6×10-8C的正电荷,有绝缘柄的金属小球B带有2×10-8C的负电荷,使B球与球壳A内壁接触,如图1-7-4所示,则A､B带电荷量分别为()A.QA=2×10-8C,QB=2×10-8CB.QA=4×10-8C,QB=0C.QA=0,QB=2×10-8CD.QA=6×10-8C,QB=-2×10-8C4.静电平衡时,导体表面越尖锐的位置,电荷密度越大.空间的电场越强。三、导体上的电荷分布四､尖端放电1.空气的电离:空气分子中的正､负电荷分离的现象叫空气的电离.2.尖端放电:被电离的电荷中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的现象叫尖端放电.应用：1、避雷针2、带电体表面要光滑。应用：避雷针闪电防护雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则．一是人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中．二是人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压”造成伤害．所谓跨步电压是若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害．第三是不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶．第四是不要进水中，因水体导电好，易遭雷击．总之，应当到较低处，双脚合拢地站立或蹲下，以减少遭遇雷的机会．闪电防护应用一：避雷针—尖端放电现象的应用应用二：电火花打点计时器—尖端放电现象的应用如何利用“导体内场强为零，导体是等势体”造福人类？五､静电屏蔽由于静电感应,金属网罩或金属壳使其内的场强为零,遮挡住了外界电场对它们的影响的现象叫静电屏蔽.怎样使物体,不受带电体的电场影响？思考：怎样使带电的物体的电场，不对其它物体有影响？应用：带金属网的信号线；高压电输电线上方的金属线+++－－－＋－－－－－＋＋＋＋＋＋－－－－－屏蔽外电场屏蔽内电场+++静电屏蔽现象的事例静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用防护金属线总结1、导体的静电平衡状态2、处于静电平衡状态的导体特点（内部场强、电势、感应电荷分布）3、带电导体处于静电平衡状态时的特点（内部场强、电势、电荷分布）1、尖端放电和避雷针2、静电屏蔽-----屏蔽外电场、屏蔽内电场静电现象应用例题：如图空腔导体的空腔内有一个正点电荷q，比较图中abcd各点的电势和场强的大小，由大到小的顺序是场强：________,电势:_________abcd+qEaEdEb=Ecφaφb=φcφdv0Qq例．已知把一个金属导体放入一个电场后，当达到静电平衡时，导体的表面是一个等势面，现有表面光滑的金属板水平放置，在其上有固定的点电荷Q，有一带电量为-q的外有绝缘层的小球以初速度v0，从金属板左侧滑上，如图所示，小球的运动情况是（）A．匀速运动B．先加速后减速运动C．先减速后加速运动D．无法确定A+++++++AB例题：如图带电导体表面附近A处场强EA=100N/CB处场强EB=1N/C。若某点电荷q仅在电场力作用下，由静止开始，分别由A、B运动到无穷远处，两次的最大速度之比________,最大加速度之比_________.1:1100:1例题：A是带正电的金属球，B是不带电的绝缘导体，此时B的电势为φ1，用手摸绝缘导体的左端，B的电势此时为φ2，放开手后再将A移走，B的电势为φ3.则三个电势的大小顺序是____________+ABφ1φ2φ31.一金属球,原来不带电,现沿球直径的延长线放一均匀带正电的细杆MN,如图1-7-1所示,金属球上感应电荷产生的电场在球内直径a､b､c三点的场强大小分别为Ea､Eb､Ec,三者相比()A.Ea最大B.EC最大C.abc在同一条感应电场的电场线上D.金属球内a点电势比c点高BC2.如图是一块宽大的接地金属板的截面,在板的右侧面附近P点处有一固定的带正电的点电荷(电荷量为+q).当金属板处于静电平衡状态时,则()A.板的右侧面上分布有负的感应电荷,而左侧面上没有感应电荷B.感应电荷在金属板内部任何一点的电场强度矢量都指向P点C.在金属板内部离P点最近的一点，合场强最大D.接地线断开后,金属板内各点的电势将不再相等。AB+q3.如图1-7-5,不带电的导体B在靠近带正电的导体A后,P端及Q端分别感应出负电荷和正电荷,则以下说法正确的是()A.若用导线将Q端接地,然后断开,再取走A,则导体B将带负电B.若用导线将P端接地,然后断开,再取走A,则导体B将带正电C.若用导线将Q端接地,然后取走A,再断开导线,则导体B将不带电D.若用导线将P端接地,然后断开,再取走A,则导体B将带负电ACD4.如图1-7-7所示,把原来不带电的金属壳B的外表面图1-7-7接地,将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内,但不与B发生接触,达到静电平衡后,则()A.B的空腔内电场强度为零B.B不带电C.B的外表面带正电D.B的内表面带负电D5.图1-7-8中金属平板P的中垂线上放置正点电荷Q,比较金属平板边缘上a､b､c三点场强的方向,下列说法正确的是()A.三点场强方向都相同B.三点场强方向各不相同C.三点中有两点场强相同D.只有b点场强与表面垂直AC