靜電平衡與靜電屏蔽

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1、靜電平衡與靜電屏蔽1．電場(chǎng)的重要性質(zhì)是什么？答：對(duì)放入其中的電荷有力的作用。2．導(dǎo)體的重要特征（或說(shuō)導(dǎo)體導(dǎo)電的原因）是什么？答：導(dǎo)體內(nèi)部有大量自由電荷。3．把不帶電金屬導(dǎo)體放入電場(chǎng)中，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?答:靜電感應(yīng)【復(fù)習(xí)提問(wèn)】放在電場(chǎng)中的導(dǎo)體會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？外電場(chǎng)力作用自由電子開(kāi)始定向移動(dòng)導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷感應(yīng)場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越大合場(chǎng)強(qiáng)越來(lái)越小合場(chǎng)強(qiáng)為0時(shí)自由電子停止定向移動(dòng)演示實(shí)驗(yàn)一、靜電平衡1.靜電平衡：導(dǎo)體中（包括表面）沒(méi)有電荷的定向移動(dòng)的狀態(tài)，叫做靜電平衡。問(wèn)題：電子的定向移動(dòng)能否持續(xù)不斷地進(jìn)行下去？2.靜電平衡特點(diǎn)（1）導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時(shí)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零

2、。（2）靜電平衡狀態(tài)時(shí)的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上，導(dǎo)體的內(nèi)部不可能存在有電荷．這個(gè)特點(diǎn)可以用法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證．法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)（3）處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直。可用反證法證明，若不垂直，沿表面有切向分量，電荷將發(fā)生定向移動(dòng)。證明（4）處于靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體。導(dǎo)體表面是等勢(shì)，沿導(dǎo)體表面移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力與表面切向垂直，電場(chǎng)力做功為零。所以電勢(shì)差為零，表面是等勢(shì)面。內(nèi)部處處E=0，任兩點(diǎn)間移動(dòng)電荷，電場(chǎng)力為零，任兩點(diǎn)等勢(shì)，所以是等勢(shì)體。二、靜電屏蔽演示實(shí)驗(yàn)1．靜電屏蔽：導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩（無(wú)論接地與否）可以把外部電場(chǎng)遮住，

3、使其內(nèi)部不受外電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽．2．解釋：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，將導(dǎo)體挖空，變成一個(gè)導(dǎo)體殼，殼內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)仍處處為零，金屬網(wǎng)罩可以起到導(dǎo)體殼的作用，所以能使導(dǎo)體殼內(nèi)或金屬網(wǎng)罩內(nèi)的區(qū)域不受外部電場(chǎng)的影響．解釋現(xiàn)象：帶電鳥籠中的鳥為什么安然無(wú)恙？因?yàn)榻饘倬W(wǎng)罩屏蔽了外部的電場(chǎng)，網(wǎng)罩內(nèi)部沒(méi)有電場(chǎng)，也不帶電，所以鳥能安然無(wú)恙。特別注意：利用靜電屏蔽裝置屏蔽外部的電場(chǎng)時(shí)，金屬外殼接地與不接地都可以起到效果。但是，利用靜電屏蔽裝置屏蔽內(nèi)部的電場(chǎng)時(shí)，金屬外殼必須接地，否則起不到屏蔽的效果。演示實(shí)驗(yàn)3．靜電屏蔽的應(yīng)用（1）電學(xué)儀器和電子設(shè)備外面的金

4、屬罩，通訊電纜外面包的一層鉛皮，可以防止外電場(chǎng)的干擾．（2）電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋，可以對(duì)人體起到靜電屏蔽作用，使人安全作業(yè)．課堂練習(xí)題：一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)正電荷，其電場(chǎng)的分布是下圖中的（）思考：上題中，若將金屬球的外殼接地，則其電場(chǎng)的分布是（）BD1．靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體中（包括表面）沒(méi)有電荷定向運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)?；咎卣鳎禾幱陟o電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零；電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。注意：這里的“場(chǎng)強(qiáng)”，指的是合場(chǎng)強(qiáng)。2．靜電屏蔽：導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩可以把外部電場(chǎng)遮住，使其內(nèi)部不受外電場(chǎng)的影響．接地的

5、導(dǎo)體殼或金屬網(wǎng)罩可以把內(nèi)部的電場(chǎng)遮住，使外部不受內(nèi)電場(chǎng)的影響。課堂小結(jié)導(dǎo)體自身帶電處于靜電平衡，下列說(shuō)法中正確的是（）A.導(dǎo)體內(nèi)部處處場(chǎng)強(qiáng)為零B.表面處場(chǎng)強(qiáng)不為零,曲率半徑小的地方場(chǎng)強(qiáng)大C.電荷只分布在外表面，電場(chǎng)線一定和外表面處處垂直D.電場(chǎng)線在導(dǎo)體處中斷課外思考:下圖中的C驗(yàn)電器張開(kāi)嗎？為什么?BAC例、長(zhǎng)為L(zhǎng)的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，將一帶電量為q的點(diǎn)電荷放在距棒左端R處，如圖所示，當(dāng)達(dá)到靜電平衡后棒上感應(yīng)的電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)的大小等于方向：+qRL（向左）即指向點(diǎn)電荷謝謝大家！再見(jiàn)！證明：處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，表面上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直。證

6、：圖示，假如表面的場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)的表面不垂直，則沿表面有場(chǎng)強(qiáng)的切向分量Ef，則在導(dǎo)體表面的自由電荷將受到電場(chǎng)力作用而發(fā)生定向移動(dòng)，這與靜電平衡矛盾。所以，處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，表面上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向與該點(diǎn)表面垂直。返回