普通高中物理必修第三冊第九章

靜電場及其應用

9.4靜電的防止與利用關鍵術語靜電平衡尖端放電靜電屏蔽靜電吸附把一個不帶電的金屬導體ABCD放到電場強度為E0的電場中。能使金屬導體帶電嗎？

靜電平衡++++++------靜電平衡

------E置于電場中的導體，自由電子受電場力作用，將發(fā)生定向移動。

-----E在導體兩端，積聚等量異種電荷，即出現(xiàn)靜電感應現(xiàn)象。1、自由電子定向移動

2、出現(xiàn)靜電感應現(xiàn)象靜電平衡當E’=E時，即內部合場強為零時，電荷不再發(fā)生定向移動，達到靜電平衡狀態(tài)。3、感應電荷產生電場

-----EE’E合=0靜電平衡的特點：2.處于靜電平衡狀態(tài)下的導體，內部的場強E合處處為零。3.導體內部無電場線分布，外表面處場強方向必跟該點的表面垂直。1.金屬導體建立靜電平衡的時間非常短暫。（約1納秒）那么，處于靜電平衡狀態(tài)下的導體中的電荷又是怎樣分布的呢？靜電平衡導體的特點一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一正的點電荷

Q，如圖所示，金屬球上感應電荷產生的電場在球內直徑上a、b、c三點的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比（）A．Ea最大B．Eb最大C．Ec最大

D．Ea＝Eb＝Ec感應電荷產生的附加場強、點電荷

Q產生的場強、合場強三者是不同的。abcQC習題訓練導體的電荷分布靜電平衡時導體上電荷的分布特點：結論1：導體內部沒有凈電荷，電荷只分布在導體的外表面。結論2：在導體表面，越尖銳的位置，電荷密度（單位面積的電荷量）越大。實驗演示1：法拉第圓筒實驗演示2：不規(guī)則帶電體習題訓練均勻球形導體枕形導體靜電平衡時導體上的電荷分布2.導體上越尖銳的地方電荷的密度越大，周圍的場強也越大。尖端放電1.靜電平衡時導體內部沒有凈剩電荷，電荷只分布在導體的外表面。尖端放電原理▲導體周圍的強電場使空氣中殘留的帶電粒子發(fā)生劇烈運動▲帶電粒子與氣體分子碰撞使氣體分子中的正負電荷分離強電場使空氣分子中正負電荷分離的現(xiàn)象叫做空氣的電離。▲新產生的帶電粒子在強電場的作用下使空氣進一步電離▲電離產生的帶電粒子在電場的作用下，向著與自己電荷符號相反的一端運動導體尖端的電荷密度很大，因此，使空氣分子電離的現(xiàn)象更容易發(fā)生在導體的尖端。尖端放電原理尖端放電生活應用-----------+++++++++導體尖端電荷密度大尖端周圍電場強空氣中殘留帶電粒子劇烈運動分子中正負電荷分開正負電荷奔向異種電荷相當于尖端失去電荷尖端放電避雷針

導體尖端的強電場使附近的空氣電離，電離后的異種離子與尖端的電荷中和，這相當于導體從尖端失去電荷。這種現(xiàn)象叫作尖端放電。生活應用1.避免：尖端放電會使高壓設備上電能損失，故高壓設備導體的表面都是非常光滑。2.現(xiàn)象：夜間高壓線周圍出現(xiàn)的綠色光暈，俗稱電暈，這是一種微弱的尖端放電現(xiàn)象。高壓設備生活應用靜電平衡把一只小鳥放入一個用金屬網制成的鳥籠中，再把鳥籠放入高壓電場中，鳥會安然無恙嗎？如果人在金屬籠子里，給籠子加上高壓電，人安全嗎？靜電平衡靜電平衡時，內表面沒有電荷，導體殼壁W內的電場強度為0,即電場線只能在空腔C之外，不會進入空腔之內。所以導體殼內空腔里的電場強度也處處為0。無論導體外部電場是什么樣的，導體內部都不會有電場。

靜電屏蔽導體球殼內(或金屬網罩)達到靜電平衡后，內部場強處處為0，不受外部電場的影響，內部的儀器不會受到外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。金屬網罩內部儀器不受外電場的影響。靜電屏蔽的應用三條輸電線的上方還有兩條導線，與大地相連，形成一個稀疏的金屬網，把高壓線屏蔽起來，免遭雷擊。電子儀器外套金屬網罩；通訊電纜外包一層金屬等。靜電屏蔽的應用電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿戴金屬絲網制成的衣、帽、手套、鞋，可以對人體起到靜電屏蔽作業(yè)，使人安全作業(yè)。靜電屏蔽的應用屏蔽內電場導體外部空間不受內部電場影響。本質：仍然是靜電感應，導體內表面感應電荷與殼內電場

在導體殼表面以外空間疊加結果為零。習題訓練

如圖所示，把原來不帶電的金屬球殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內，但不于B發(fā)生接觸，達到靜電平衡后，則（）

A.B的空腔內電場強度為零

B.B不帶電

C.B的外表面帶正電

D.B的內表面帶負電DAB靜電吸附靜電雖然會有危害，但也可以利用。在電場中，帶電粒子受到靜電力的作用，向著電極運動，最后會被吸附在電極上。這一原理在生產技術上被廣泛應用。1.靜電除塵帶電粒子在電場中受到靜電力作用向著電極運動，最后被吸附在電極上。題目：判斷A、B接電源的正負極靜電吸附靜電吸附2.靜電噴漆▲接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶