静电平衡状态
+
A B C
静电感应现象的原因:
当不带电的导体处于电场中时,导体内的自由电子在 电场力的作用下逆电场线而定向移动,使导体一侧带 负电,而另一侧带上正电。
-
F
+
+ -
这种定向移动什么时候结束?
E0
+Leabharlann 静电平衡状态1、静电平衡状态: 导体中(包括表面)没有电荷的 定向移动的状态,叫做静电平衡状态。
当导体中合电场强度为零时,导体 中的自由电子不再受电场力而移动。
两类情况: ①导体空腔(不论是否接地),其内部不受腔外电荷的影响. ②接地的导体空腔(或金属网罩),其外部不受腔内电荷的 影响. 实际应用: 电子仪器外套金属网罩;通讯电缆外包一层铅 皮等;电工的工作服;专用实验室的墙壁。
思考:如图所示,A、B两球能否保持如图位置?
若金属壳接地又会怎样?
+ A
+ B
练习: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哪一个 ?
若将上题中球壳接地,电场分布又应是哪一图?
练习:如图,把一个带正电的小球A从金属球 壳B的小孔放入球壳中心:①不与B接触,问B 球的带电情况;②若将球壳接地;B球带情况
• 练习:如图所示,当带正电的绝缘空腔导 体A的内部通过导线与验电器的小球B连接 时,问验电器是否带电?
• 答案:带正电
• 2、导体上电荷的分布:
(1)导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的 表面; (2)在导体的外表面,越尖锐的位置电荷的密 度越大,凹陷的位置几乎没有电荷。
适用于电场中的导体和孤立带电体
练习:将带有负电的小金属球分别与球壳的 内外壁接触,分析小金属球的带电情况? (已知球壳的电量大于小金属球)
+ +
静电现象的应用
静电感应
静电感应现象:将不带电的导体靠近带电体时,导体 上就带电了,靠近带电体的一端带异种电荷,远离带 电体的一端带同种电荷。 问题:已知:A球带正电,B、C球不带电。将B、C 球用导线连接,并将A球靠近B球。问: (1)先断开导线,在移走A球。B、C 带电情况;
(2)将C接地。B、C 带电情况; (3)将B接地。B、C 带电情况.
- E’ - + + E0
- E合=0 +
特点1:处于静电平衡状态的导体,E0=E’,故内 部的场强处处为零。 特点2:整个导体是个等势体,表面是一等势面 特点3:导体表面上任一点的场强方向跟该点表面垂直
练习:长为 L 的导体球原来不带电,现将一电荷量 为+q 的点电荷放在与棒的左端距离为 R 的地方,如 图,达到静电平衡后,棒上的感应电荷在棒内中点 O 处产生的场强有多大?方向如何?
+q
R O L
答:
达到静电平衡后导体内部处处场强为零 则 q E感=E源=k (R+L/2)2
E感方向与E源方向相反,即指向点电荷+q.
静电平衡的应用:静电屏蔽
金属网罩能将外电场遮住,使其内部不受外 电场的影响,这种现象叫做静电屏蔽。 静电屏蔽是静电平衡下的导体其内部场强为零 的理论的应用。(P27演示)
+
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+ +
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尖端放电现象
• 导体尖锐部位的电荷特别密集,附近的电场特别 强,会产生尖端放电现象。
练习:如图,点电荷右侧放一平行金属板,试分
析,金属板达静电平衡后,图中a、b、c(板
内点)三点场强大小关系如何?画出板中d点的 感应电荷产生的场强方向?
d d +
a b
c
练习:一金属球,原来不带电,现沿球的 直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN, 如图14—5所示.金属球上感应电荷产生的 电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小 分别为Ea、Eb、Ec,三者相比,则 C A.Ea最大 B.Eb最大 C.Ec最大 D.Ea=Eb=E