靜電感應(yīng) 靜電平衡 靜電屏蔽

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1、靜電感應(yīng)、靜電平衡與靜電屏蔽　　1、什么叫靜電感應(yīng)？　　金屬導(dǎo)體中存在著大量的自由電子，在一般情況下，自由電子均勻分布在導(dǎo)體內(nèi)部，導(dǎo)體不顯出任何帶電現(xiàn)象．　　若把導(dǎo)體放入電場中，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受到電場力的作用，要向著和電場相反的方向移動．例如，把一導(dǎo)體B放入帶正電的導(dǎo)體A所激發(fā)的電場中，導(dǎo)體B中的自由電子就會從左向右運動，自由電子定向運動的結(jié)果，使導(dǎo)體B的左端電子逐漸減少，因而顯出帶正電；同時，導(dǎo)體B的右端電子逐漸增多，因而顯出帶有等量的負(fù)電（由電量守恒知）如圖所示．　　這種導(dǎo)體內(nèi)的正、負(fù)電荷因受外電場作用而重新分布的現(xiàn)象叫做“靜電感應(yīng)”．靜電感應(yīng)過程

2、中出現(xiàn)的電荷稱為“感應(yīng)電荷”，如圖所示的q與就是感應(yīng)電荷．若導(dǎo)體B原來不帶電，則兩端的感應(yīng)電荷絕對值相等；若原來帶電，則兩端電量的代數(shù)和應(yīng)與導(dǎo)體B原帶電量相同．有時也把導(dǎo)體A上所帶的電荷Q稱作施感電荷，而把導(dǎo)體B上的感應(yīng)電荷稱作被感電荷．根據(jù)電力線性質(zhì)可以證明，在靜電感應(yīng)現(xiàn)象中，導(dǎo)體B右端的感應(yīng)負(fù)電荷絕對值小于等于施感電荷Q．一般情況下，導(dǎo)體B任一端的被感電荷絕對值并不等于施感電荷絕對值，只有當(dāng)被感導(dǎo)體B把施感導(dǎo)體A全部封閉時，被感導(dǎo)體上的被感電荷絕對值才與施感電荷絕對值相等．如圖所示，施感導(dǎo)體A處在金屬球殼這個被感導(dǎo)體B中，理論上可證明．　　靜電感應(yīng)現(xiàn)

3、象給我們提供了一種起電方法．把被感導(dǎo)體B做成一個可分可合的導(dǎo)體組，然后放入施感導(dǎo)體的電場中，如圖所示．待被感導(dǎo)體B由于靜電感應(yīng)在左、右兩端出現(xiàn)等量異號電荷后，我們再把它分開，如圖所示．這樣便可使分開的兩部分都帶上電，從而達(dá)到起電的目的．摩擦起電大家都很熟悉，而且清楚地知道摩擦起電所得到的電能是由摩擦?xí)r所作的功轉(zhuǎn)化而來．所以，它仍是遵循能量守恒與轉(zhuǎn)化定律的．這里由靜電感應(yīng)的方法起電的電能似乎沒有什么來由，其實不然．當(dāng)我們把被感導(dǎo)體B單位：金太陽教育　姓名：劉占想　E_mail：lzx4149999@163.com一分為二時，一定要施感導(dǎo)體存在，這樣，當(dāng)我們

4、分開被感導(dǎo)體的左、右兩部分時，就一定要克服與q之間的靜電引力而作功．最后，由此法得到的電能就是由此功轉(zhuǎn)化而來的，放利用“靜電感應(yīng)法”起電還是遵循能量轉(zhuǎn)化與守恒定律的．　　2、什么叫靜電平衡？　　當(dāng)一帶電系統(tǒng)（可以是一個帶電導(dǎo)體）中的電荷靜止不動，從而電場分布不隨時間變化時，我們就說該帶電系統(tǒng)達(dá)到了靜電平衡．如考慮到電荷要作熱運動，那我們可換一說法：導(dǎo)體中（包括表面）沒有電荷作走向運動的狀態(tài)叫做導(dǎo)體的靜電平衡狀態(tài)．導(dǎo)體的特點是其體內(nèi)存有大量自由電子，它們在電場作用下可以移動，從而改變電荷分布；反過來，電荷分布的改變又會影響到電場分布（前節(jié)施感導(dǎo)體上的電荷Q

5、之所以偏聚左端就是考慮到這種影響）．由此可見，電場中有導(dǎo)體存在時，電荷分布和電場的分布將互相影響、互相制約，并不是電荷和電場的任何一種分布都是靜電平衡分布．必須滿足一定的條件，導(dǎo)體才能達(dá)到　　靜電平衡分布．　　導(dǎo)體的靜電平衡條件是導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)處處為零．　　關(guān)于這個平衡條件，根據(jù)導(dǎo)體靜電平衡的定義利用反證法極易論證．　　上面的論述我們并未涉及導(dǎo)體從非靜電平衡趨于靜電平衡的過程．這種過程事實上是相當(dāng)復(fù)雜的，但也是短促的．下面我們僅舉一個例子作定性的說明．如圖（a）所示，把一個原先不帶電的導(dǎo)體放在電場中．在導(dǎo)體占據(jù)的那部分空間里本來是有電場的，各處電勢不相等．在

6、電場的作用下，導(dǎo)體中的自由電子將發(fā)生移動，結(jié)果使導(dǎo)體的一端帶上正電，另一端帶上負(fù)電，這就是我們已熟悉的靜電感應(yīng)現(xiàn)象．然而，這樣的過程會不會無休止地進(jìn)行下去呢？不會的！因為當(dāng)導(dǎo)體兩端積累了正、負(fù)電荷之后，它們也會產(chǎn)生一個附加的電場，與外加原電場疊加的結(jié)果使導(dǎo)體內(nèi)、外的電場重新分布．在導(dǎo)體內(nèi)部的方向是與外加原電場相反的，圖（b）．當(dāng)導(dǎo)體兩端的正、負(fù)電荷積累到一定程度時，的數(shù)值就會大到足以把完全抵消．此時導(dǎo)體內(nèi)部的總電場（）處處為零，導(dǎo)體內(nèi)部的　　自由電荷就不再作定向運動，導(dǎo)體內(nèi)部左、右兩端的正、負(fù)電荷也不再增加，于是導(dǎo)體便達(dá)到所謂的靜電平衡狀態(tài)．單位：金太陽

7、教育　姓名：劉占想　E_mail：lzx4149999@163.com　　從導(dǎo)體靜電平衡條件出發(fā)，不難推出靜電平衡導(dǎo)體有以下幾個特性：　　（1）導(dǎo)體內(nèi)部各點的電勢相等，整個導(dǎo)體是一個等勢體，導(dǎo)體的表面是一個等勢面．　?。?）導(dǎo)體外的場強(qiáng)（實際上僅指導(dǎo)體表面及附近處的場強(qiáng)）處處與它的表面垂直．　?。?）導(dǎo)體內(nèi)部各處沒有凈電荷（即導(dǎo)體內(nèi)部正負(fù)電荷相等而不顯電性），電荷只能分布在導(dǎo)體的表面（包括可能的內(nèi)表面，例如在導(dǎo)體殼內(nèi)空間有電荷存在時）．　　導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)是有條件的、暫時的．當(dāng)外電場變化時，導(dǎo)體就不能維持原來的靜電平衡狀態(tài)，而要使電荷在導(dǎo)體的表面重新

8、分布，從而達(dá)到新的平衡．　　值得注意的是，這里所講的“導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零”的靜