1、PAGE10第七節(jié)靜電現(xiàn)象的應(yīng)用【知識(shí)要點(diǎn)】要點(diǎn)一處理靜電平衡的“觀點(diǎn)”1遠(yuǎn)近觀“遠(yuǎn)近觀”是指處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，離場電荷較近和較遠(yuǎn)的兩端將感應(yīng)出等量的異種電荷，而導(dǎo)體的中間部分可認(rèn)為無感應(yīng)電荷產(chǎn)生2整體觀“整體觀”是指把兩個(gè)或多個(gè)原來彼此絕緣的導(dǎo)體接觸或用導(dǎo)線連接時(shí)，就可把它們看作是一個(gè)大導(dǎo)體，再用“遠(yuǎn)近觀”判斷它們的帶電情況要點(diǎn)二靜電平衡兩種情況的實(shí)現(xiàn)方法和其本質(zhì)是什么1兩種情況1導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界影響，如圖172甲所示2接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響，如圖乙所示圖1722實(shí)現(xiàn)過程1如圖甲，因場源電荷產(chǎn)生的電場與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷在空腔內(nèi)的合場強(qiáng)為零，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)，對(duì)內(nèi)實(shí)現(xiàn)了

2、屏蔽2如圖乙，當(dāng)空腔外部接地時(shí)，外表面的感應(yīng)電荷將因接地傳給地球，外部電場消失，對(duì)外起到屏蔽作用3本質(zhì)：靜電感應(yīng)與靜電平衡【問題探究】為什么可以把導(dǎo)體的帶電情況看成“面分布”我們知道導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡后，電荷是分布在它的表面的，下面我們通過一個(gè)帶電金屬球的案例計(jì)算，說明把金屬導(dǎo)體看成“面分布”的理由設(shè)金屬球的半徑為R，從手冊上查得空氣的擊穿場強(qiáng)為Em3106V/m，空氣中該金屬球所能帶的最大電荷量為Qm，可以從公式EmeqfQm,R2來計(jì)算，這樣QmEmeqfR2,金屬球表面每單位面積帶電荷量QeqfQm,4R2eqfEm,4，把數(shù)據(jù)代入得Qeqf3106,49109C/m2105C/m2原子直

3、徑d約為21010m，一個(gè)原子在金屬球表面所占的面積為eqfd2,4eqf210102,4m21020 m2一個(gè)表面原子的帶電荷量為qQeqfd2,41051020 C1025 C一個(gè)電子電荷量e1019C，當(dāng)金屬球帶電荷量最多時(shí)此時(shí)球外表面場強(qiáng)為空氣擊穿場強(qiáng)，與表面一個(gè)原子相關(guān)大小面積所帶電荷量只有1025C，連一個(gè)電子電荷量都不到，由此我們有充分理由把金屬導(dǎo)體帶電看成“面分布”【例題分析】一、靜電平衡下的導(dǎo)體【例1】如圖173所示，圖173一導(dǎo)體球A帶有正電荷，當(dāng)只有它存在時(shí)，當(dāng)只有它存在時(shí)，、B同時(shí)存在時(shí)，根據(jù)場強(qiáng)疊加原理，0.07 mm和N，M帶Q電荷，N不帶電M、N相距很遠(yuǎn)，互不影響

4、，旁邊各放一個(gè)不帶電的金屬球和N的空腔中時(shí)圖4A、N，由于靜電感應(yīng)發(fā)生了如圖6所示的電荷分布，當(dāng)用導(dǎo)線將a、d兩點(diǎn)連接起來時(shí)，導(dǎo)線中是否有電流流過，如果有電流，電流的方向是怎樣的？圖69如圖7所示，圖7在孤立點(diǎn)電荷Q形成的電場中，金屬圓盤A處于靜電平衡狀態(tài)若金屬圓盤平面與點(diǎn)電荷在同一平面內(nèi)，試在圓盤內(nèi)作出由盤上感應(yīng)電荷形成的附加電場的三條電場線用實(shí)線表示，要求嚴(yán)格作圖10為研究靜電除塵，有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃，它的上下底面是面積S0.04 m2的金屬板，間距L0.05 m，當(dāng)連接到U2500V的高壓電源正、負(fù)兩極時(shí)，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場，如圖8所示現(xiàn)把一

5、定量均勻分布的煙塵顆粒密閉在容器內(nèi)，每立方米有煙塵顆粒1013個(gè)，假設(shè)這些顆粒都處于靜止?fàn)顟B(tài)，每個(gè)顆粒帶電荷量為q1017 C，質(zhì)量為m1015 kg，不考慮煙塵顆粒之間的相互作用和空氣阻力，并忽略煙塵顆粒所受重力求合上電鍵后：1經(jīng)過多長時(shí)間煙塵顆粒可以被全部吸附2除塵過程中電場對(duì)煙塵顆粒共做了多少功3經(jīng)過多長時(shí)間容器中煙塵顆粒的總動(dòng)能達(dá)到最大參考答案【對(duì)點(diǎn)練習(xí)】1答案ACD解析B選項(xiàng)屬于防止靜電平衡2答案AD3答案C解析Q放在球殼內(nèi)，由于靜電感應(yīng)，內(nèi)壁感應(yīng)出負(fù)電荷，外壁感應(yīng)出等量的正電荷如下圖所示，是Q與感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場線形狀，球殼壁內(nèi)部場強(qiáng)為零，其他地方的場強(qiáng)與僅存在點(diǎn)電荷Q時(shí)產(chǎn)生的場強(qiáng)

6、相同，故EAECEB；如果A、C和球心在一條直線上，則A、C兩點(diǎn)場強(qiáng)方向相同4答案1處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零2導(dǎo)體表面任一點(diǎn)的場強(qiáng)方向與該處的表面垂直3凈電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面上，電荷在導(dǎo)體的外表面上的分布往往是不均勻的，越尖的地方，電荷分布的密度越大，附近的電場也越強(qiáng)對(duì)一孤立的帶電導(dǎo)體，可視為導(dǎo)體處于自己所帶電荷的電場中，達(dá)到靜電平衡時(shí)，也有以上特點(diǎn)【課后作業(yè)】一、選擇題1答案A解析若我們身穿含有化纖成分的衣服，且始終在運(yùn)動(dòng)，使衣服與衣服之間、衣服和皮膚之間不停地摩擦，在摩擦中會(huì)使衣服上帶有異種電荷在脫衣服時(shí)正電荷和負(fù)電荷碰到一起就產(chǎn)生放電現(xiàn)象，于是我們聽到“劈啪”的放電聲

7、音，若是晚上還可以看見火花四濺的現(xiàn)象2答案D3答案AD解析處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部合場強(qiáng)為零，所以A選項(xiàng)正確當(dāng)電鍵閉合，導(dǎo)體和大地是一個(gè)整體，導(dǎo)體處于這個(gè)整體的尖端，把負(fù)電荷從地球上吸引過來，所以D選項(xiàng)正確4答案A5答案D解析當(dāng)將帶正電Q的小球放入M的空腔中時(shí)，對(duì)M產(chǎn)生靜電感應(yīng)使M的內(nèi)表面帶負(fù)電，而外表面帶正電，其電荷量為Q，它與原來金屬球M外表面所帶的Q正好中和，使外表面不帶電，實(shí)際上是M所帶Q被吸引至內(nèi)表面，所以金屬球M外部不存在電場，不能對(duì)t2eqfqUt2,2mL得teqrf2m,qUL2由于板間煙塵顆粒均勻分布，可以認(rèn)為煙塵的質(zhì)心位于板間中點(diǎn)位置，因此，除塵過程中靜電力對(duì)煙塵所做總功為Weqf1,2NSLqU104J3解法一設(shè)煙塵顆粒下落距離為h，則板內(nèi)煙塵總動(dòng)能Eeqf1,2mv2NSLheqfqU,LhNSL