第七节第七节静电现象的应用静电现象的应用引入新课：1电场的重要性质是什么？电场的重要性质是什么？对放入其中的电荷有力的作用。对放入其中的电荷有力的作用。2金属导体的微观结构如何？金属导体的微观结构如何？自由电子会怎自由电子会怎样移动？样移动？金属导体中原子由原子核和电子组成，离金属导体中原子由原子核和电子组成，离原子核较远的电子往往会脱离原子核的束缚而原子核较远的电子往往会脱离原子核的束缚而在金属中自由活动，成为自由电子，失去这种在金属中自由活动，成为自由电子，失去这种电子的原子便成为带正电的离子电子的原子便成为带正电的离子.容易导电的物体叫导体。容易导电的物体叫导体。 导体容易导电，是由于导体内部有大导体容易导电，是由于导体内部有大量可以自由移动的电荷（比如金属中的量可以自由移动的电荷（比如金属中的自由电子），绝缘体分子中的正负电荷自由电子），绝缘体分子中的正负电荷束缚很紧，在一般情况下不能分离。束缚很紧，在一般情况下不能分离。 不带电的导体放入电场中会出现什不带电的导体放入电场中会出现什么现象么现象?E0 当当E= E0 - E =0时，导时，导体内部的合电场体内部的合电场E为为0，不，不再发生电荷的定向移动，再发生电荷的定向移动，导体达到一种平衡状态，导体达到一种平衡状态，这种状态叫做这种状态叫做静电平衡状静电平衡状态态。-+-+E-+-+注意区分三个电场：注意区分三个电场：E0 外电场外电场E感应电荷电场感应电荷电场E 导体内部合场强导体内部合场强 E= E0 - E=0静电平衡的必要条件静电平衡的必要条件一、静电平衡：一、静电平衡：+静电平衡状态：静电平衡状态： 导体内部导体内部的合场强的合场强感应电荷产生的感应电荷产生的新电场与原电场新电场与原电场处处等大而反向。处处等大而反向。n1.1.长为长为L L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q+q的的点电荷放在与棒的左端距离为点电荷放在与棒的左端距离为R R的地方，如图所示。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达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点O O处产处产生的场强有多大？方向如何？生的场强有多大？方向如何？ RLO O+q答：答：达到静电平衡后导体内部处处场强为零达到静电平衡后导体内部处处场强为零则则 E感感E源源k(R+L/2)2E感方向与感方向与E源方向相反，即指向点电源方向相反，即指向点电荷荷+q.q- +- + - +- +- +- +二、二、导体导体处于静电平衡时的性质：处于静电平衡时的性质：2.导体表面处电场强度的方向都与导体表面处电场强度的方向都与导体表面垂直导体表面垂直.电场线在导体内部出现中断电场线在导体内部出现中断. 1.导体内部的电场强度处处为零；导体内部的电场强度处处为零；3.导体是一个等势体，它的表面是等势面。导体是一个等势体，它的表面是等势面。4.导体内部处处没有未被抵消的净剩电荷，净电荷只导体内部处处没有未被抵消的净剩电荷，净电荷只分布在导体的外表面上。分布在导体的外表面上。在匀强电场中电场线为平行直线在匀强电场中电场线为平行直线静电平衡举例静电平衡举例: 在匀强电场中放入金属球，在匀强电场中放入金属球，电场线发生弯曲电场线发生弯曲,电场变为一非均匀电场电场变为一非均匀电场.+研究静电平衡时导体内部的电荷研究静电平衡时导体内部的电荷u现象现象: :甲甲:A:A的箔片张角逐渐增大的箔片张角逐渐增大乙乙:A:A的箔片始终没有张开的箔片始终没有张开u结论结论: :导体内部没有电荷导体内部没有电荷, ,电荷分布在导体电荷分布在导体的外表面的外表面导体表面越尖锐的位置电荷越密集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凹陷的位置几乎没有电荷为什么为什么? ?为什么为什么? ?法拉第圆筒法拉第圆筒 实验实验 1.导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体外表面上.3.表面附近电场强度的大小与该处表面电荷分布的面密度成正比. 2.2.有空腔的导体：设空腔导体带电荷有空腔的导体：设空腔导体带电荷为为Q Q，空腔内没有电荷时，电荷只分空腔内没有电荷时，电荷只分布在布在空腔空腔导体的外表面导体的外表面.三三、静电平衡导体的电荷分布静电平衡导体的电荷分布: : 带电导体尖端附近带电导体尖端附近电荷分电荷分布的密度很大，布的密度很大，电场特别强电场特别强.可使尖端附近的空气发生可使尖端附近的空气发生电电离离而产生放电现象，即而产生放电现象，即尖端尖端放电放电 . 四、四、尖端放电现象介绍尖端放电现象介绍导体尖端电荷密度大导体尖端电荷密度大尖端周围电场强尖端周围电场强空气中残留带电粒子剧烈运动空气中残留带电粒子剧烈运动分子中正负电荷分开分子中正负电荷分开正负电荷奔向异种电荷正负电荷奔向异种电荷相当于尖端失去电荷相当于尖端失去电荷尖端放电尖端放电三，尖端放电三，尖端放电空气电空气电离离电风实验介绍电风实验介绍+应用：避雷针应用：避雷针闪电防护闪电防护n雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从四条原则遵从四条原则人长得高还是一件非常痛苦的事情人长得高还是一件非常痛苦的事情一，人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖一，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，所以：端而被闪电直接击中，所以：二，人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因二，人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨跨步电压步电压”造成伤害所谓跨步电压是雷击点附近，造成伤害所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电势差，如若人的两脚分得很开，分两点间很大的电势差，如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，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，所以：有强电流通过人体使人受伤害，所以：做女人好，穿高跟鞋更好做女人好，穿高跟鞋更好思考：小鸟停在单根高压线上思考：小鸟停在单根高压线上为什么电不死为什么电不死? ?解析：解析：n主要原因是这么几个方面（站在主要原因是这么几个方面（站在高压线高压线上的小鸟，是站在同上的小鸟，是站在同一根一根电线电线上的，并联电路）上的，并联电路） 第一，第一， 双脚站立时，由于小鸟两脚间距离很短，分得的双脚站立时，由于小鸟两脚间距离很短，分得的电电压压也就相对很少。也就相对很少。 第二，双脚站立时候，相对于电线，小鸟身体第二，双脚站立时候，相对于电线，小鸟身体电阻电阻要大得多，要大得多，尤其尤其爪子爪子上面有上面有角质层角质层，电阻太大，相当于电线在小鸟两脚，电阻太大，相当于电线在小鸟两脚间形成短路，所以通过小鸟的电流很小间形成短路，所以通过小鸟的电流很小 n不过，如果鸟儿的身体同时接触到两根电线，或者站在电线不过，如果鸟儿的身体同时接触到两根电线，或者站在电线上的鸟在不绝缘的上的鸟在不绝缘的电杆电杆或架上磨嘴巴，就会有电流从鸟儿身或架上磨嘴巴，就会有电流从鸟儿身上流过，使它触电身亡。正因为如此，人们在高压输电线电上流过，使它触电身亡。正因为如此，人们在高压输电线电杆上固定电线的铁架与电线之间，总是隔着一个长长的绝缘杆上固定电线的铁架与电线之间，总是隔着一个长长的绝缘瓷瓶，它既可起到保护瓷瓶，它既可起到保护鸟类鸟类免遭触电的作用，又可避免由于免遭触电的作用，又可避免由于鸟类触电而发生的停电事故。鸟类触电而发生的停电事故。 但是如果鸟的脚跨很长得的但是如果鸟的脚跨很长得的一段距离，电线也是有电阻的，导体在温度、横截面积、材一段距离，电线也是有电阻的，导体在温度、横截面积、材料一定的情况下，长度越长电阻与大！当这一长段电线的电料一定的情况下，长度越长电阻与大！当这一长段电线的电阻比鸟两腿之间的电阻大的时候，电流就会从鸟身上通过！阻比鸟两腿之间的电阻大的时候，电流就会从鸟身上通过！但是没有鸟能跨那么大的距离！但是没有鸟能跨那么大的距离！ n三，不可到孤立大树下和无避雷装置的三，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高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶头顶n四，不要进入水中，因水体导电好，易四，不要进入水中，因水体导电好，易遭雷击遭雷击n总之，应当到较低处，双脚合拢地站立总之，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或蹲下，以减少遭遇雷的机会闪电防护闪电防护四，静电屏蔽四，静电屏蔽由于静电感应，可使金属由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为网罩或金属壳内的场强为零，相当于遮挡了外界电零，相当于遮挡了外界电场对它内部的影响，这种场对它内部的影响，这种现象叫做现象叫做静电屏蔽静电屏蔽。静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用思考思考3：有线电视线与普通导线有什么区别？：有线电视线与普通导线有什么区别？能否用普通导线代替有线电视专用线？能否用普通导线代替有线电视专用线？静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用超高压带电作超高压带电作业的工人德尔业的工人德尔工作服要用包工作服要用包含金属丝的织含金属丝的织物制成。物制成。三条输电线上方三条输电线上方还有两根导线与还有两根导线与大地相连，形成大地相连，形成一个稀疏金属一个稀疏金属“网网”，将高压线，将高压线屏蔽起来。屏蔽起来。思考思考4：你有没有遇到过在家里用手机打电话：你有没有遇到过在家里用手机打电话信号不好的情况？为什么信号不好的情况？为什么?钢钢筋筋混混凝凝土土的的框框架架式式结结构构提提高高抗抗震震能能力力的的同同时时也也对对信信号号起起到到一一定定的的屏屏蔽蔽作作用用。 空腔导体不空腔导体不能屏蔽内电场能屏蔽内电场对外电场的影对外电场的影响，但接地空响，但接地空腔导体将使外腔导体将使外部空间不受空部空间不受空腔内的电场影腔内的电场影响响. 2. 2.屏蔽腔内电场屏蔽腔内电场+如图所示，把一个带正电的小球放人原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？ 小球和球壳内表面均不带点，正电荷只分布在球壳外表面。轻松练习轻松练习n1当导体达到静电平衡时，场强方面的特征是当导体达到静电平衡时，场强方面的特征是（）nA外电场外电场E0消失消失nB感应电荷产生的电场感应电荷产生的电场E为零为零nC导体内部的合场强导体内部的合场强E为零为零nD导体表面和内部的合场强均为零导体表面和内部的合场强均为零C2010年高考试题年高考试题n2.请用学过的电学知识判断下列说法正确的是（请用学过的电学知识判断下列说法正确的是（）nA.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全电工穿绝缘衣比穿金属衣安全nB.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好制作汽油桶的材料用金属比用塑料好nC.小鸟停在单根高压输电线上会被电死小鸟停在单根高压输电线上会被电死nD.打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险B3 3如图如图5 5所示，一个验电器用金属网罩所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加上水平向右的、场强大小为罩住，当加上水平向右的、场强大小为E E的匀强电场时，验电器的箔片的匀强电场时，验电器的箔片 （填（填“张开张开”或或“不张开不张开”），我们把），我们把这种现象称之为这种现象称之为 。此时，。此时，金属网罩的感应电荷在网罩内部空间会金属网罩的感应电荷在网罩内部空间会激发一个电场，它的场强激发一个电场，它的场强大小为大小为 ，方向方向 。n4将原来不带电的绝缘导体将原来不带电的绝缘导体B移近带负电的绝缘导移近带负电的绝缘导体体A，如，如1-93所示，以下说法正确的是：所示，以下说法正确的是：（）nA导体导体B上各点的场强大小相等上各点的场强大小相等nB导体导体A内部的场强一定为零内部的场强一定为零nC导体导体B的左端电势比右端电势高的左端电势比右端电势高nD导体导体B上的感应电荷在它的上的感应电荷在它的C点所点所n形成的场强一定不为零形成的场强一定不为零n解析：解析：nA错导体错导体B上内部各点的场强大小为零，但上内部各点的场强大小为零，但是外部场强大小不相等是外部场强大小不相等nB对导体对导体A内部的场强一定为零。因为电荷内部的场强一定为零。因为电荷分布在外表分布在外表nC错导体错导体B的左端电势和右端电势一样高，的左端电势和右端电势一样高，是等势体是等势体nD对导体对导体B上的感应电荷在它的上的感应电荷在它的C点所形成点所形成的场强一定不为零，因为它和的场强一定不为零，因为它和A的电场合场的电场合场强叠加为零。强叠加为零。第第5题：题：AC6导导体体自自身身带带电电处处于于静静电电平平衡衡，下下列列说说法法中中正正确确的是的是 ( )A.导体内部场强是导体内部场强是0，所以电势也是，所以电势也是0B.电电荷荷只只分分布布在在外外表表面面，曲曲率率半半径径小小的的地地方方场场强强大，所以电势高大，所以电势高C.电电荷荷只只分分布布在在外外表表面面，电电场场线线一一定定和和外外表表面面处处垂直处处垂直D.以上说法均不正确以上说法均不正确Cn7.把原来不带电的金属球壳把原来不带电的金属球壳B的外表面接地，将一的外表面接地，将一个带正电的小球个带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与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（）发生接触，达到静电平衡后，则（）nA.球壳球壳B的空腔中场强处处为零。的空腔中场强处处为零。B.球壳球壳B不带电。不带电。C.球壳球壳B的内，外表面电势相等。的内，外表面电势相等。D.球壳球壳B的电势为零。的电势为零。n解析：解析：nA错，空腔内部电场不为零。错，空腔内部电场不为零。nB错，球壳内表面由于静电感应，要带负电荷。错，球壳内表面由于静电感应，要带负电荷。nC对，处于静电平衡状态的导体，是个等势体，其对，处于静电平衡状态的导体，是个等势体，其上电势处处相等。上电势处处相等。nD对，通常以大地为零电势，由于球壳与大地构成对，通常以大地为零电势，由于球壳与大地构成一个整体，相当于一个大导体，所以电势处处相等，一个整体，相当于一个大导体，所以电势处处相等，是个等势体。所以电势都为零。是个等势体。所以电势都为零。 8、如图，为一空腔球形导体（不带电）现将、如图，为一空腔球形导体（不带电）现将一个带正电的小球一个带正电的小球A放入腔中，当静电平衡放入腔中，当静电平衡时，图中时，图中a,b,c三点的场强大小关系是（三点的场强大小关系是（ ）A a b cB. a =b cC. a =b= cD.a c bbca