7静电现象的应用 【自主预习】【自主预习】1.1.静电感应现象：把导体放入电场中，导体内部的自静电感应现象：把导体放入电场中，导体内部的自由电荷在由电荷在_作用下定向移动，而使导体两端出现作用下定向移动，而使导体两端出现_电荷的现象电荷的现象。电场力电场力等量异种等量异种2.2.静电感应的因果关系：静电感应的因果关系：自由电荷自由电荷 异种电荷异种电荷-E-E外外3.3.静电平衡：静电平衡：(1)(1)定义：导体中定义：导体中( (包括表面上包括表面上) )没有电荷没有电荷_的的状态。状态。定向移动定向移动(2)(2)特点。特点。导体内部场强处处为导体内部场强处处为_。导体是个导体是个_，表面是个，表面是个_。导体表面上任一点的电场线方向跟该点的表面导体表面上任一点的电场线方向跟该点的表面_。导体内部导体内部_电荷，电荷分布在导体的电荷，电荷分布在导体的_。且在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度且在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度_，凹，凹陷的位置几乎陷的位置几乎_。零零等势体等势体等势面等势面垂直垂直没有没有外表面外表面越大越大没有电荷没有电荷4.4.尖端放电：尖端放电：(1)(1)尖端放电：空气被电离后，那些所带电荷与导体尖尖端放电：空气被电离后，那些所带电荷与导体尖端的电荷电性相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，端的电荷电性相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷与尖端上的电荷_，相当于导体从尖端，相当于导体从尖端_的现象。的现象。中和中和失去电荷失去电荷(2)(2)应用和防止。应用和防止。应用：避雷针是利用应用：避雷针是利用_避免雷击的一种设避免雷击的一种设施。施。防止：高压设备中导体的表面防止：高压设备中导体的表面_会减少会减少电能电能的损失。的损失。尖端放电尖端放电尽量光滑尽量光滑5.5.静电屏蔽：静电屏蔽：(1)(1)定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部_电电场，因而金属的外壳会对其场，因而金属的外壳会对其_起保护作用，使其起保护作用，使其_不受外部电场影响的现象。不受外部电场影响的现象。(2)(2)应用：电学仪器外面有应用：电学仪器外面有_，野外高压线上方，野外高压线上方还有还有_与大地相连，都是利用静电屏蔽消除外与大地相连，都是利用静电屏蔽消除外电场的影响。电场的影响。没有没有内部内部内部内部金属壳金属壳两条导线两条导线【预习小测】【预习小测】1.1.处于静电平衡的导体内部场强处处为零是因为处于静电平衡的导体内部场强处处为零是因为( () )A.A.导体内部无电场导体内部无电场B.B.外电场不能进入导体内部外电场不能进入导体内部C.C.所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零D.D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零果为零【解析】【解析】选选D D。当导体处于静电平衡时，外电场与感应。当导体处于静电平衡时，外电场与感应电荷的电场在导体内部叠加，合场强为零，导致处于电荷的电场在导体内部叠加，合场强为零，导致处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故只有静电平衡的导体内部场强处处为零，故只有D D正确。正确。2.2.避雷针能够避免建筑物被雷击是因为避雷针能够避免建筑物被雷击是因为( () )A.A.云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地B.B.避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷C.C.云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地入大地D.D.以上说法都不对以上说法都不对【解析】【解析】选选B B。带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针。带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的电荷，达到一定程度就向空尖端感应出与云层相反的电荷，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免建筑物遭受雷中放电，中和云层中的电荷，从而避免建筑物遭受雷击，所以只有击，所以只有B B正确。正确。3.3.在点电荷在点电荷-Q-Q的电场中，一个金属圆盘处于静电平衡的电场中，一个金属圆盘处于静电平衡状态，若圆盘与点电荷在同一平面内，则盘上的感应状态，若圆盘与点电荷在同一平面内，则盘上的感应电荷在盘中电荷在盘中A A点所激发的附加场强点所激发的附加场强EE的方向是图中的的方向是图中的( () )【解析】【解析】选选A A。感应电荷在盘中。感应电荷在盘中A A点激发的附加场强点激发的附加场强E E应与应与-Q-Q在在A A点产生的场强等大反向，故选项点产生的场强等大反向，故选项A A正确。正确。主题一静电平衡下的导体主题一静电平衡下的导体【互动探究】【互动探究】如图所示，将一不带电的金属导体如图所示，将一不带电的金属导体ABCDABCD放到场强为放到场强为E E0 0的匀强电场中。的匀强电场中。(1)(1)导体导体ABCDABCD内部自由电子怎样移动？电子的移动最终内部自由电子怎样移动？电子的移动最终会出现怎样的结果？会出现怎样的结果？提示：提示：将呈电中性状态的金属导体放入场强为将呈电中性状态的金属导体放入场强为E E0 0的的静电场中，导体内自由电子便受到与场强静电场中，导体内自由电子便受到与场强E E0 0方向相反方向相反的电场力作用，如图甲所示。的电场力作用，如图甲所示。自由电子要向电场自由电子要向电场E E0 0的反方向做定向移动，并在导体的一个侧面聚集，使的反方向做定向移动，并在导体的一个侧面聚集，使该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现该侧面出现负电荷，而相对的另一侧出现“过剩过剩”的的等量的正电荷，导体沿着电场强度方向两端出现等量等量的正电荷，导体沿着电场强度方向两端出现等量异种电荷，如图乙所示。异种电荷，如图乙所示。等量异种电荷在导体内部等量异种电荷在导体内部形成与场强形成与场强E E0 0反向的场强反向的场强E E，在导体内任一点的场强，在导体内任一点的场强可表示为可表示为E E内内=E=E0 0+E+E，因附加电场，因附加电场E E总与外电场总与外电场E E0 0方方向相反，叠加的结果削弱了导体内部的电场，随着导向相反，叠加的结果削弱了导体内部的电场，随着导体两侧感应电荷的继续增加，附加电场体两侧感应电荷的继续增加，附加电场E E增强，合场增强，合场强强E E内内将逐渐减小，当将逐渐减小，当E E内内=0=0时，自由电子的定向移动也时，自由电子的定向移动也就停止了，这时就达到了静电平衡状态，如图丙所就停止了，这时就达到了静电平衡状态，如图丙所示。示。(2)(2)在问题在问题(1)(1)中导体上感应电荷在导体内某点产生的中导体上感应电荷在导体内某点产生的场强多大？场强多大？提示：提示：由于导体内场强为零，即感应电荷产生的电场由于导体内场强为零，即感应电荷产生的电场与原电场的合场强为零，与原电场的合场强为零，E=EE=E0 0。(3)(3)处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一点的场强方向与这点的表面有什么关系？点的场强方向与这点的表面有什么关系？提示：提示：垂直。假如导体表面的电场强度方向与该点的垂直。假如导体表面的电场强度方向与该点的表面不垂直，则沿表面有电场强度的切向分量，在导表面不垂直，则沿表面有电场强度的切向分量，在导体表面的自由电荷将受到库仑力的作用而发生定向移体表面的自由电荷将受到库仑力的作用而发生定向移动，这与静电平衡相矛盾，故外部表面附近任何一点动，这与静电平衡相矛盾，故外部表面附近任何一点的场强方向与这点的表面相垂直。的场强方向与这点的表面相垂直。(4)(4)处于静电平衡状态的导体，其电势情况是怎样的？处于静电平衡状态的导体，其电势情况是怎样的？提示：提示：处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零，表面电场强度垂直于导体表面。因此，当在导体内部表面电场强度垂直于导体表面。因此，当在导体内部移动电荷时，就不受库仑力作用，没有库仑力做功，移动电荷时，就不受库仑力作用，没有库仑力做功，根据根据W=qUW=qU得得U=0U=0，即导体内任意两点间的电势差为零，即导体内任意两点间的电势差为零，即等电势。所以电场中的导体是一等势体，导体的表即等电势。所以电场中的导体是一等势体，导体的表面是一等势面。面是一等势面。【探究总结】【探究总结】1.1.对静电平衡的理解：对静电平衡的理解：(1)(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。(2)(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。(3)(3)导体达到静电平衡后，内部场强处处为零是指原电导体达到静电平衡后，内部场强处处为零是指原电场的电场强度场的电场强度E E0 0与导体两端感应电荷产生的场强与导体两端感应电荷产生的场强EE的的合场强为零。合场强为零。2.2.静电平衡导体电荷分布特点：静电平衡导体电荷分布特点：(1)(1)处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。(2)(2)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表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。面是个等势面。(3)(3)导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的表面。导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的表面。(4)(4)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。陷的位置几乎没有电荷。【典例示范】【典例示范】(2018(2018成都高二检测成都高二检测) )长为长为l的导体棒原来不带电，现的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为将一带电荷量为+q+q的点电荷放在距棒左端的点电荷放在距棒左端R R处，如图所处，如图所示。当棒达到静电平衡后，下列关于棒上的感应电荷示。当棒达到静电平衡后，下列关于棒上的感应电荷在棒内中点处产生的场强大小和方向判断正确的是在棒内中点处产生的场强大小和方向判断正确的是( () )【解题指南】【解题指南】解答本题应把握以下两点：解答本题应把握以下两点：(1)(1)本题中感应电荷是面分布，不是点电荷，且电荷量本题中感应电荷是面分布，不是点电荷，且电荷量未知，不能直接用未知，不能直接用E=k E=k 求解。求解。(2)(2)静电平衡状态下导体内部场强处处为零，即感应电静电平衡状态下导体内部场强处处为零，即感应电荷产生的场强与外电场的场强等大反向。荷产生的场强与外电场的场强等大反向。【解析】【解析】选选C C。导体棒在点电荷。导体棒在点电荷+q+q的电场中发生静电感的电场中发生静电感应，左端表面出现负电荷，右端表面出现正电荷。棒应，左端表面出现负电荷，右端表面出现正电荷。棒内任何一点都有两个电场，即外电场：内任何一点都有两个电场，即外电场：+q+q在该点形成在该点形成的电场的电场E E0 0；附加电场：棒上感应电荷在该点形成的电；附加电场：棒上感应电荷在该点形成的电场场E E。达到静电平衡时棒内场强为零，即。达到静电平衡时棒内场强为零，即E E=E=E0 0。题。题中所求的即为中所求的即为E E，于是我们通过上述等式转化为求，于是我们通过上述等式转化为求E E0 0。棒中点距离棒中点距离+q+q为为r=R+ r=R+ ，于是，于是E E=E=E0 0= = ，E E和和E E0 0方向相反，方向向左，方向相反，方向向左，C C正确。正确。【探究训练】【探究训练】1.(20181.(2018烟台高二检测烟台高二检测) )如图所示如图所示为一空腔球形导体为一空腔球形导体( (不带电不带电) )，现在，现在将一个带正电的小金属球将一个带正电的小金属球A A放入空放入空腔中，当静电平衡时，图中腔中，当静电平衡时，图中a a、b b、c c三点的场强三点的场强E E和电势和电势的关系是的关系是( () )A.EA.Ea aEEb bEEc c，a a b b c cB.EB.Ea a=E=Eb bEEc c，a a= =b b c cC.EC.Ea a=E=Eb b=E=Ec c，a a= =b b= =c cD.ED.Ea aEEc cEEb b，a a b b c c【解析】【解析】选选D D。空腔球形导体在正电荷。空腔球形导体在正电荷A A的电场中感应的电场中感应的结果如图所示，从电场线的疏密可确定的结果如图所示，从电场线的疏密可确定a a点场强大于点场强大于c c点场强，而点场强，而b b点场强为零，故点场强为零，故E Ea aEEc cEEb b，而沿着电场线，而沿着电场线电势降低，故电势降低，故a a b b c c，D D选项正确。选项正确。2.(2.(多选多选) )如图所示，在真空中把一导体如图所示，在真空中把一导体ABAB向带负电的向带负电的小球小球P P缓慢地靠近缓慢地靠近( (不接触，且未发生放电现象不接触，且未发生放电现象) )时，下时，下列说法中正确的是列说法中正确的是( () )A.BA.B端的感应电荷越来越多端的感应电荷越来越多B.B.导体内部场强越来越大导体内部场强越来越大C.C.导体的感应电荷在导体的感应电荷在M M点产生的场强大于在点产生的场强大于在N N点产生的点产生的场强场强D.D.导体的感应电荷在导体的感应电荷在M M、N N两点产生的场强相等两点产生的场强相等【解题指南】【解题指南】解答本题应明确以下两点：解答本题应明确以下两点：(1)(1)导体处于静电平衡时内部场强处处为零，导体处于静电平衡时内部场强处处为零，即即E E感感=-E=-E外外。(2)(2)点电荷的场强公式点电荷的场强公式E=k E=k 。【解析】【解析】选选A A、C C。导体靠近带负电的小球。导体靠近带负电的小球P P时，导体中时，导体中的自由电子受到带负电小球的自由电子受到带负电小球P P产生的电场的作用，不断产生的电场的作用，不断地向地向B B端移动，端移动，B B端的感应电荷不断增多，故选项端的感应电荷不断增多，故选项A A正正确。由于导体确。由于导体ABAB缓慢移动，故导体处于静电平衡是在缓慢移动，故导体处于静电平衡是在很短的时间内完成的。带负电小球很短的时间内完成的。带负电小球P P产生的电场和导体产生的电场和导体ABAB上感应电荷产生的电场叠加的结果会使导体内部各上感应电荷产生的电场叠加的结果会使导体内部各处的合场强总等于零，故选项处的合场强总等于零，故选项B B错误。错误。M M点距小球点距小球P P的距的距离比离比N N点要近，由点要近，由E=k E=k 可知，带负电小球可知，带负电小球P P在在M M点产生点产生的场强大于在的场强大于在N N点产生的场强，而导体内部的合场强处点产生的场强，而导体内部的合场强处处为零，那么导体上的感应电荷在处为零，那么导体上的感应电荷在M M点产生的附加电场点产生的附加电场的场强就大于在的场强就大于在N N点产生的附加电场的场强，故选项点产生的附加电场的场强，故选项C C正确，选项正确，选项D D错误。错误。【补偿训练】【补偿训练】1.(1.(多选多选) )如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷荷+Q+Q，a a、b b点是金属板右侧表面的两点，其中点是金属板右侧表面的两点，其中a a到到+Q+Q的的距离较小。下列说法正确的是距离较小。下列说法正确的是( () )A.A.由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面带正电带正电B.B.由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电不带电C.C.整个导体，包括表面上的整个导体，包括表面上的a a、b b点，是一个等势体，点，是一个等势体，且电势等于零且电势等于零D.aD.a、b b两点的电场强度不为零，且两点的电场强度不为零，且a a、b b两点场强方向两点场强方向相同，但相同，但a a点的场强比点的场强比b b点的场强要强点的场强要强( (大大) )一些一些【解析】【解析】选选B B、C C、D D。金属板若不接地，右侧表面将有。金属板若不接地，右侧表面将有感应的负电荷，左侧表面将有感应的等量正电荷；现感应的负电荷，左侧表面将有感应的等量正电荷；现金属板接地，正电荷通过接地导线移向大地，静电平金属板接地，正电荷通过接地导线移向大地，静电平衡时左侧表面不带电，整个金属板的电势都为零，所衡时左侧表面不带电，整个金属板的电势都为零，所以选项以选项A A错误，选项错误，选项B B、C C正确。金属板接地时，右侧表正确。金属板接地时，右侧表面上仍有感应负电荷，而且面上仍有感应负电荷，而且a a点附近的电荷面密度点附近的电荷面密度( (单单位表面积的电荷量位表面积的电荷量) )比比b b点附近的电荷面密度要大些，点附近的电荷面密度要大些，场强要强场强要强( (大大) )些，电场线也密一些；整个金属板是等些，电场线也密一些；整个金属板是等势体，右侧表面是等势面，电场线与等势面垂直，可势体，右侧表面是等势面，电场线与等势面垂直，可见见a a、b b两点的场强方向都垂直指向右侧面，方向相两点的场强方向都垂直指向右侧面，方向相同，所以选项同，所以选项D D也正确。也正确。2.(2.(多选多选) )如图所示，带电体如图所示，带电体Q Q靠近一个接地空腔导体，靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷。在静电平衡后，下列物理量中等于空腔里面无电荷。在静电平衡后，下列物理量中等于零的是零的是( () )A.A.导体空腔内任意点的场强导体空腔内任意点的场强B.B.导体空腔内任意点的电势导体空腔内任意点的电势C.C.导体外表面的电荷量导体外表面的电荷量D.D.导体空腔内表面的电荷量导体空腔内表面的电荷量【解析】【解析】选选A A、B B、D D。静电平衡状态下的导体内部场强。静电平衡状态下的导体内部场强处处为零，且内表面不带电，故选项处处为零，且内表面不带电，故选项A A、D D正确。由于正确。由于导体接地，故整个导体的电势为零，选项导体接地，故整个导体的电势为零，选项B B正确。导体正确。导体外表面受带电体外表面受带电体Q Q的影响，所带电荷量不为零，故选项的影响，所带电荷量不为零，故选项C C不正确。不正确。3.3.一个带绝缘底座的空心金属球一个带绝缘底座的空心金属球A A带有带有410410-8-8C C的正电的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球B B带有带有210210-8-8C C的负电荷，使的负电荷，使B B球和球和A A球内壁接触，如图所示，球内壁接触，如图所示，则则A A、B B带电荷量分别为带电荷量分别为( () )A.QA.QA A=10=10-8-8C C，Q QB B=10=10-8-8C CB.QB.QA A=210=210-8-8C C，Q QB B=0=0C.QC.QA A=0=0，Q QB B=210=210-8-8C CD.QD.QA A=410=410-8-8C C，Q QB B=-210=-210-8-8C C【解析】【解析】选选B B。A A、B B两带电小球接触中和后净电荷只分两带电小球接触中和后净电荷只分布在外表面上，故布在外表面上，故B B项正确。故选项正确。故选B B。【通法悟道】【通法悟道】静电平衡导体电荷分布的分析方法静电平衡导体电荷分布的分析方法(1)(1)“远近观远近观”法：处于静电平衡状态的导体，离场源法：处于静电平衡状态的导体，离场源电荷较近和较远的两端感应出等量的异种电荷，而导电荷较近和较远的两端感应出等量的异种电荷，而导体的中间部分因感应电荷较少，可认为无感应电荷产体的中间部分因感应电荷较少，可认为无感应电荷产生，如图甲所示。生，如图甲所示。(2)(2)“整体观整体观”法：法：当两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连当两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是一个大导体，再用接时，就可把它们看作是一个大导体，再用“远近观远近观”判断它们的带电情况，如有些问题所提到的判断它们的带电情况，如有些问题所提到的“用手用手触摸某导体触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体。大导体。不要认为导体内部没有电荷，用导线连接带电体内不要认为导体内部没有电荷，用导线连接带电体内部时，小球部时，小球Q Q就不带电。其实连接后就已成为一个整体，就不带电。其实连接后就已成为一个整体，故小球通过导线得到了电荷，如图乙所示。故小球通过导线得到了电荷，如图乙所示。主题二尖端放电静电屏蔽主题二尖端放电静电屏蔽【互动探究】【互动探究】情景情景1 1：如图甲所示，使带正电的金属球靠近验电器。：如图甲所示，使带正电的金属球靠近验电器。情景情景2 2：如图乙所示，若用一个金属网罩把验电器罩住，：如图乙所示，若用一个金属网罩把验电器罩住，再让带电金属球靠近验电器。再让带电金属球靠近验电器。情景情景3 3：如图丙，金属网罩不带电，罩内小球带正电，：如图丙，金属网罩不带电，罩内小球带正电，将验电器靠近金属网罩，如图丁，把金属网罩接地。将验电器靠近金属网罩，如图丁，把金属网罩接地。试结合上述三种情境，讨论下列问题：试结合上述三种情境，讨论下列问题：(1)(1)情景情景1 1中，验电器的箔片是否张开？中，验电器的箔片是否张开？提示：提示：使带正电的金属球靠近验电器，验电器的箔片使带正电的金属球靠近验电器，验电器的箔片会张开。会张开。(2)(2)验电器的箔片是否张开？这些现象说明了什么？验电器的箔片是否张开？这些现象说明了什么？提示：提示：用一个金属网罩把验电器罩住，再让带电金属用一个金属网罩把验电器罩住，再让带电金属球靠近，验电器的箔片不张开。说明图甲中的验电器球靠近，验电器的箔片不张开。说明图甲中的验电器受到附近带电体的影响；图乙中金属网罩内的验电器受到附近带电体的影响；图乙中金属网罩内的验电器不受附近带电体的影响。不受附近带电体的影响。(3)(3)情景情景3 3中，图丙验电器的箔片是否张开？图丁验电中，图丙验电器的箔片是否张开？图丁验电器的箔片是否张开？这些现象说明了什么？器的箔片是否张开？这些现象说明了什么？提示：提示：金属网罩不带电，罩内小球带正电，将验电器金属网罩不带电，罩内小球带正电，将验电器靠近金属网罩，验电器箔片张开。把金属网罩接地，靠近金属网罩，验电器箔片张开。把金属网罩接地，则验电器箔片不张开。这些现象说明网罩不接地时内则验电器箔片不张开。这些现象说明网罩不接地时内部带电体产生的电场能影响外界；金属网罩接地时，部带电体产生的电场能影响外界；金属网罩接地时，内部电场不影响外界。内部电场不影响外界。【探究总结】【探究总结】1.1.静电屏蔽的实质：静电屏蔽的实质是利用了静电感静电屏蔽的实质：静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场和为零，好像是金属壳将外电场“挡挡”在外面，即所在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零而已。零而已。2.2.静电屏蔽的两种情况：静电屏蔽的两种情况：(1)(1)导体内空腔不受外界影响，如图甲所示。导体内空腔不受外界影响，如图甲所示。(2)(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示。接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示。【拓展延伸】【拓展延伸】1.1.静电屏蔽的实现过程：静电屏蔽的实现过程：(1)(1)如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，对内实现了屏蔽。对内实现了屏蔽。(2)(2)如图乙，当金属壳接地时，外表面的感应电荷传给如图乙，当金属壳接地时，外表面的感应电荷传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用。地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用。2.2.静电屏蔽的分类：静电屏蔽的分类：(1)(1)外屏蔽：金属外壳不接地，则外表面会产生与内部外屏蔽：金属外壳不接地，则外表面会产生与内部带电体等量且同号的感应电荷，此时感应电荷的电场带电体等量且同号的感应电荷，此时感应电荷的电场将对外界产生影响，这时金属外壳只能对外电场屏蔽，将对外界产生影响，这时金属外壳只能对外电场屏蔽，却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽。却不能屏蔽内部带电体对外界的影响，所以叫外屏蔽。(2)(2)全屏蔽：金属外壳接地，即使内部有带电体存在，全屏蔽：金属外壳接地，即使内部有带电体存在，这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地。为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地。外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫作全屏蔽。之而消除，所以这种屏蔽叫作全屏蔽。(3)(3)应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用到科学技术工作中。例如，电子仪器设备外面地应用到科学技术工作中。例如，电子仪器设备外面的金属罩，通讯电缆外面包的铅皮等，都是用来防止的金属罩，通讯电缆外面包的铅皮等，都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。外界电场干扰的屏蔽措施。【典例示范】【典例示范】一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场分布是图中的荷，其电场分布是图中的( () )【解题指南】【解题指南】解答本题应明确以下三点：解答本题应明确以下三点：(1)(1)静电感应的规律。静电感应的规律。(2)(2)静电平衡状态的特点。静电平衡状态的特点。(3)(3)电场线的分布规律。电场线的分布规律。【解析】【解析】选选B B。根据静电感应，空心球的内侧感应出负。根据静电感应，空心球的内侧感应出负电荷，外表面带正电荷，球壳内部场强处处为零，电电荷，外表面带正电荷，球壳内部场强处处为零，电场线中断，根据电场线的特点可知场线中断，根据电场线的特点可知B B正确，正确，A A、C C、D D错错误。误。【探究训练】【探究训练】( (多选多选)(2018)(2018怀化高二检测怀化高二检测) )如图所示，一个不带电如图所示，一个不带电的导体球的导体球N N，置于空心导体球，置于空心导体球M M附近，现将另一个带电附近，现将另一个带电荷量为荷量为Q Q的金属球放于空腔导体的金属球放于空腔导体M M内，则内，则( () )A.A.若若M M接地，接地，N N上无感应电荷上无感应电荷B.B.若若M M不接地，且不接地，且M M原来不带电，原来不带电，N N上无感应电荷上无感应电荷C.C.若若M M不接地，且不接地，且M M原来不带电，原来不带电，N N上有感应电荷上有感应电荷D.D.若若M M不接地，且不接地，且M M原来带电，原来带电，N N上一定有感应电荷上一定有感应电荷【解析】【解析】选选A A、C C。若。若M M接地，空心导体球接地，空心导体球M M外没有电场，外没有电场，N N上无感应电荷，上无感应电荷，A A正确，若正确，若M M不接地，且不接地，且M M原来不带电，原来不带电，则空心球则空心球M M外有电场，外有电场，N N上有感应电荷，上有感应电荷，B B错误，错误，C C正确。正确。若若M M不接地，且不接地，且M M原来带电，由于原来带电，由于Q Q的放入，可能使空腔的放入，可能使空腔电荷集聚于内表面，则电荷集聚于内表面，则N N上可能有感应电荷，也可能没上可能有感应电荷，也可能没有感应电荷，有感应电荷，D D错误。错误。【补偿训练】【补偿训练】1.(1.(多选多选)(2018)(2018郑州高二检测郑州高二检测) )下面四幅图中涉及静下面四幅图中涉及静电屏蔽现象的有电屏蔽现象的有( () )A.A.烟囱上的铁针烟囱上的铁针B.B.办公用复印机办公用复印机C.C.输电线上方的两条与大地相连的导线输电线上方的两条与大地相连的导线D.D.用来装硬盘的铝箔袋用来装硬盘的铝箔袋【解析】【解析】选选C C、D D。当带电云层靠近建筑物时，避雷针。当带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电，故电荷，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电，故A A错错误。办公用复印机，是静电的应用，故误。办公用复印机，是静电的应用，故B B错误；高压输错误；高压输电线上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与电线上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属大地相连，形成稀疏的金属“网网”把高压线屏蔽起来，把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故免遭雷击，故C C正确；用来装硬盘的铝箔袋，起到静电正确；用来装硬盘的铝箔袋，起到静电屏蔽的作用，故屏蔽的作用，故D D正确。正确。2.(2.(多选多选) )如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A A放在不带电的金属空心球壳放在不带电的金属空心球壳B B内内( (与内壁不接触与内壁不接触) )。外加。外加一个水平向右的场强为一个水平向右的场强为E E的匀强电场，对于最后的结果，的匀强电场，对于最后的结果，下列判断正确的是下列判断正确的是( () )A.BA.B的右端带正电，的右端带正电，A A向左偏向左偏B.BB.B的右端带正电，的右端带正电，A A不偏左也不偏右不偏左也不偏右C.BC.B的左端带正电，的左端带正电，A A向右偏向右偏D.BD.B的左端带负电，的左端带负电，A A不偏左也不偏右不偏左也不偏右【解析】【解析】选选B B、D D。导体空腔处于外电场中时，由于静。导体空腔处于外电场中时，由于静电感应的作用，导体球壳的左端将感应出负电荷，右电感应的作用，导体球壳的左端将感应出负电荷，右端将感应出正电荷，而导体空腔内部完全不受外加电端将感应出正电荷，而导体空腔内部完全不受外加电场的影响。故场的影响。故A A不会偏转，故不会偏转，故A A、C C错误，错误，B B、D D正确。故正确。故选选B B、D D。【课堂小结】【课堂小结】