导体上电荷的分布 法拉第圆筒实验:
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用两个带有绝缘手柄的金 属小球分别接触带有电荷 的金属圆筒的内壁和外壁. 的金属圆筒的内壁和外壁.
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法拉第圆筒实验:
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和外壁接触的小球使验电 器箔片张开, 器箔片张开,表明金属筒外 壁有电荷分布. 壁有电荷分布.
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法拉第圆筒实验:
和内壁接触的小球 不能使验电器箔片 张开, 张开,表明金属筒 内壁没有电荷分布. 内壁没有电荷分布.
例2：如图所示，把原来不带电的金属球壳 的 ：如图所示，把原来不带电的金属球壳B的 外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放 外表面接地，将一带正电的小球 从小孔中放 入球壳内，但不于B发生接触 发生接触， 入球壳内，但不于 发生接触，达到静电平衡 后，则： A、B的空腔内电场强度为零 、 的空腔内电场强度为零 B、B不带电 、 不带电 C、B的内外表面电势相等 、 的内外表面电势相等 D、B带负电 、 带负电
7、静电现象的应用
静电平衡状态下导体的电场
1、静电感应
把金属导体放在外电场E 把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力 作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。 作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。
A
D
E0
B
C
2.静电平衡 静电平衡
1、导体中自由电荷 在电场力作用下将发 生定向移动. 生定向移动.
E
E`
E
3、处于静电平衡状态导体的特点： 处于静电平衡状态导体的特点：
（1）导体内部的场强处处为零 （2）整个导体是一个等势体，表面是一个等势面 整个导体是一个等势体，
W=UAB =(ϕA−ϕB)q=0 q ∴ A =ϕB ϕ
导体处于静电平衡状态时， 结论：导体处于静电平衡状态时， 其表面任一点场方向跟该点表面垂直。 其表面任一点场方向跟该点表面垂直。 E
思考:电力工作人员有时需要带电作业， 思考 电力工作人员有时需要带电作业，怎
样才能保证他们的生命安全？ 样才能保证他们的生命安全？ 全身穿戴金属丝网制成 的衣， 手套等。 的衣，帽，鞋，手套等。
练习
当导体达到静电平衡状态时， 当导体达到静电平衡状态时，其场强的特 征是： 征是：( C ) A.外电场 消失。 外电场E A.外电场E0消失。 B.感应电荷产生的电场 为零。 感应电荷产生的电场E B.感应电荷产生的电场E'为零。 C.导体内部合场强 导体内部合场强E =0。 C.导体内部合场强E内 = E0 + E'=0。 D.导体表面和内部场强均为零 导体表面和内部场强均为零。 D.导体表面和内部场强均为零。
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静电平衡时导体上电荷的分布的特点
导体内部没有电荷， （1）导体内部没有电荷，电荷只分布在 导体的外表面 在导体表面，越尖锐的位置， （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷 密度（单位面积的电荷量）越大， 密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷 的位置几乎没有电荷
尖端放电
尖端放电的原理是什么？ 尖端放电的原理是什么？
解:点 荷 生 场 与 电 Q产 的 强 Q 感 电 无 ∴E = k 2 , 应 荷 关 r 方 沿 向 QO指 O 向
注意： 注意：E、E`和E合的区别 E`和 E由外电场决定，E`=E，E合=0 由外电场决定，E`=E，
R A E oE ′
Q
r
E是点电荷 产生的电 是点电荷Q产生的电 是点电荷 即外电场）， ），E`是 场（即外电场）， 是 感应电荷产生的电场 附加场）， ），E （附加场）， 合是两 个电场叠加后的合电场
思考:用金属网罩将验电器罩住 会怎样呢 思考 用金属网罩将验电器罩住,会怎样呢 用金属网罩将验电器罩住 会怎样呢?
+
思考: 金属网罩将验电器罩住,会怎样呢? 思考:用金属网罩将验电器罩住,会怎样呢? 将验电器罩住
+
该现象表明金属网罩也能起到静电屏蔽作用. 该现象表明金属网罩也能起到静电屏蔽作用. 金属网罩也能起到静电屏蔽作用 类似事例:通讯电缆外包金属层,电学仪器外套金属罩. 类似事例:通讯电缆外包金属层,电学仪器外套金属罩.
B的外部电场强度为零吗？ 的外部电场强度为零吗？ 的外部电场强度为零吗
A B
尖端放电的原理有何应用？ 尖端放电的原理有何应用？
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施
思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗? 思考:空心导体壳内的验电器箔片会张开吗?
不会 因为导体壳 内部合场强为零. 内部合场强为零.
+
--
+ + + + + +
静电屏蔽:静电平衡时, 静电屏蔽:静电平衡时,空心导体壳可保护其 的现象. 内部区域不受外电场影响 的现象.
注意： 注意： （1）用导线把导体接地或用手触摸导体时， 用导线把导体接地或用手触摸导体时， 可把导体和地球看成一个大导体 （2）一般取无穷远处或大地的电势为零。 一般取无穷远处或大地的电势为零。
练习1：带电量分别为 和 的两个点电荷相 练习 ：带电量分别为+Q和-Q的两个点电荷相 距为r， 距为 ，在两点电荷之间放入一个不带电的导体 如图所示，当导体达到静电平衡后， 棒，如图所示，当导体达到静电平衡后，感应 电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小 电荷在两点电荷连线中点 处产生的场强大小 为多大？方向怎样？ 为多大？方向怎样？ Q Q +Q 解: Q E1 = E2 = k = 4k 2 O E + -Q r 2 r · ( ) E′ E− 2 Q ∴ Eห้องสมุดไป่ตู้′ = E1 + E2 = 8k 2 r 方向水平向左
+ + + + + + + + -
3、处于静电平衡状态导体的特点： 处于静电平衡状态导体的特点： （1）导体内部的场强处处为零 （2）整个导体是一个等势体，表面是一个等 整个导体是一个等势体， 势面 （3）导体外部电场线与导体表面垂直 3
例1：如图所示接地金属球A的半径为R，球外 如图所示接地金属球A的半径为R 点电荷的电量为Q 到球心的距离为r 点电荷的电量为Q，到球心的距离为r，该点 电荷的电场在球心的场强等于多少？ 电荷的电场在球心的场强等于多少？
E0 -E' -E' E'
-
-
-
2、 导体两端出现感应 电荷, 电荷,感应电荷在导体中 中产生反方向的附加场. 中产生反方向的附加场.
-
E0
E'
- E=0 -
E 0
3、感应电荷的电场增到 与外电场相等时， 与外电场相等时，导体内 合场强为零。 合场强为零。自由电荷的 定向移动停止 .
4、静电平衡：导体 静电平衡： 中无电荷定向移动 的状态, 的状态,就叫静电平 衡状态. 衡状态.
静电平衡 发生静电感应的导体， 发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附 加电场E`和原电场E在导体内叠加为零， E`和原电场 加电场E`和原电场E在导体内叠加为零，即E`=E 自由电子停止定向移动， 时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状 态叫静电平衡状态。 态叫静电平衡状态。
－ － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － ＋ －E合=0 ＋ － ＋ － ＋ － ＋
导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强， 导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强， 会把空气分子“撕裂” 使分子中的正负电荷分离， 会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这 种现象叫电离。 种现象叫电离。 中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子， 中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子， 这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子， 这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，由于被吸引 而奔向尖端，与尖端上的电荷中和， 而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端 失去电荷。这个现象叫尖端放电。 失去电荷。这个现象叫尖端放电。