静电现象的应用 一 静电感应现象 导体中的自由电荷由于受到外电场的作用而重新分布的现象叫静电感应现象 放入电场中的导体 把导体放入电场会出现怎样的现象 1 金属导体的微观结构如何 讨论线索 2 导体处于电场中自由电子会怎样移动 3 自由电子会在什么地方积聚 4 电子积聚会出现怎样的结果 5 最终出现什么现象 二 静电平衡 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 感应电荷在导体中中产生反方向的附加的感应电场 二 静电平衡 3 感应电荷的电场增到与外电场相等时 导体内合场强为零 自由电荷的定向移动停止 二 静电平衡 1 静电平衡状态 发生静电感应的导体 当感应电荷产生的感应电场E 和原电场E在导体内叠加为零 即E E时 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 二 静电平衡 E 当内部合场强为零时 即E E时 电荷不再发生定向移动 这时导体所处的状态叫静电平衡状态 E E 本质 E合 E原 E感应 E原 E感应 E合 0 静电平衡条件 导体静电平衡下的特点 1 处于静电平衡下的导体 内部的场强处处为零 2 处于静电平衡下的整个导体是个等势体 它的表面是个等势面 F 0 W 0 W Uq U 0 导体中任意两点电势差为0 即任意两点电势相等 3 导体表面外的电场线与导体表面垂直 2 处于静电平衡状态导体的特点 1 导体内部的场强处处为零 2 整个导体是一个等势体 表面是一个等势面 3 导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直 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 导体上电荷的分布 法拉第圆筒实验 初态 B带电 A不带电 2 处于静电平衡状态导体的特点 1 导体内部的场强处处为零 2 整个导体是一个等势体 表面是一个等势面 3 导体外部表面附近场强方向与该点的表面垂直 4 导体内部没有电荷 电荷分布在导体的外表面 5 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 1 当导体达到静电平衡时 场强方面的特征是 A 外电场E0消失B 感应电荷产生的电场E 为零C 导体内部的合场强E为零D 导体表面和内部的合场强均为零 C 2 导体自身带电处于静电平衡 下列说法中正确的是 A 导体内部场强是0 所以电势也是0B 电荷只分布在外表面 曲率半径小的地方场强大 所以电势高C 电荷只分布在外表面 电场线一定和外表面处处垂直D 以上说法均不正确 C 如图 长为L的导体棒原来不带电 现将一带电量为q的点电荷放在距棒左端为R的某点 当达到静电平衡时 棒上感应电荷在棒内中点处产生的场强的大小为多大 现象 由于静电感应 验电器箔片张开 如图甲 将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开 如图乙 即外部电场影响不到导体内部 本质 是静电感应 导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零 三 静电屏蔽 1 导体内部不受外部电场的影响 静电屏蔽 为了避免外界电场对仪器设备的影响 或者为了避免电器设备的电场对外界的影响 用一个空腔导体把外电场遮住 使其内部不受影响 也不使电器设备对外界产生影响 这就叫做静电屏蔽 超高压带电作业的工人穿戴的工作服 是用包含金属丝的织物制成的 电子仪器外套金属网罩 通讯电缆外包一层铅皮等 3 三条输电线的上方还有两条导线 与大地相连 形成一个稀疏的金属网 把高压线屏蔽起来 免遭雷击 四 尖端放电 导体尖锐部位的电荷特别密集 尖端附近的电场特别强 会把空气分子 撞散 使分子中的正负电荷分离 这种现象叫空气电离 中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子 这些带电的粒子与导体尖端电荷异号的粒子 由于被吸引而奔向尖端 与尖端上的电荷中和 这相当于导体从尖端失去电荷 这个现象叫尖端放电 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 空气分子中正负电荷分开 并被电场加速 撞击空气分子产生更多正负电荷 与尖端电性相反的粒子奔向尖端 相当于尖端失去电荷 尖端放电 三 尖端放电 空气电离 思考1 尖端放电在生活中有哪些应用 避雷针 燃气灶和燃气热水器的电子点火装置 针尖形状 思考2 验电器或静电计金属杆上端为什么固定一个金属球而不做成针尖形状 避雷针 1 原理 带正 负 电的云层靠近避雷针时 因同种电荷相互排斥 异种电荷相吸引 电子由大地流向避雷针尖端 电子由避雷针尖端流向大地 避雷针上端留下异种电荷 当电荷积累到一定程度时 通过尖端放电 逐渐中和云层中的电荷 2 为了更好的应用尖端放电原理中和云层中的电荷 避雷针的上端做成几股针尖状 应用 避雷针