人教版高中物理必修三《靜電的防止與利用》PPT免費課件,共32頁。
靜電感應
把金屬導體放在外部電場中,導體內自由電荷重新分布的現象。
1、靜電平衡
①導體中自由電荷在電場力作用下將發生定向移動。
②導體兩端出現感應電荷,感應電荷在導體中中產生反方向的附加場.
③感應電荷的電場增到與外電場相等時,導體內合場強為零。自由電荷的定向移動停止 。
④靜電平衡:導體中無電荷定向移動的狀態,就叫靜電平衡狀態.
發生靜電感應的導體,當感應電荷產生的附加電場E’和原電場E在導體內疊加為零,即E’=E時,自由電荷停止定向移動,這時導體所處的狀態叫靜電平衡狀態。
若場強方向跟該點的表面不垂直,則沿該點的表面就有一場強分量,電荷在這一場強分量作用下就會發生運動,就不會處于靜電平衡狀態了。
靜電平衡的特點
1.處于靜電平衡狀態下的導體,內部的場強處處為零。
2.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。
法拉第圓筒實驗:
用兩個帶有絕緣手柄的金屬小球分別接觸帶有電荷的金屬圓筒的內壁和外壁.
和外壁接觸的小球使驗電器箔片張開,表明金屬筒外壁有電荷分布.
和內壁接觸的小球不能使驗電器箔片張開,表明金屬筒內壁沒有電荷分布.
2、尖端放電
導體尖端的電荷密度很大,附近的電場很強,空氣中殘留的帶電粒子在強電場的作用下發生劇烈的運動,把空氣中的氣體分子撞散,即使分子中的正負電荷分離,這個現象叫做空氣的電離。
那些所帶電荷與導體尖端的電荷相反的粒子,由于吸引而奔向尖端,與尖端上的電荷中和,相當于導體從尖端失去電荷,這個現象叫做尖端放電。
避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設施。
它是一個或幾個尖銳的金屬棒,安裝在建筑物的頂端,用粗導線與埋在地下的金屬板連接,保持與大地的良好接觸。
3、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,這種現象叫做靜電屏蔽。
(1) 空腔導體的特點
空腔導體能把外電場擋住,空腔內沒有電場,空腔內不受外電場的影響。
(2) 靜電屏蔽
導體殼(金屬網罩)能保護它所包圍的區域,使這個區域不受外電場的影響,這種現象叫做靜電屏蔽。
靜電屏蔽的兩種情況及本質
1.屏蔽外電場
①現象:由于靜電感應,驗電器箔片張開。將驗電器放入導體網罩內部后驗電器箔片不張開,即外部電場影響不到導體內部。
②本質:是靜電感應,導體外表面感應電荷與外電場在導體內部任一點的場強的疊加結果為零。
2.屏蔽腔內電場
①導體殼沒有接地時處于內部電場中,達到靜電平衡,導體殼內外表面出現等量異種電荷,空間電場的電場線起于場源正電荷,終于導體殼內表面負電荷,再起于導體殼外表面正電荷,終于無窮遠,殼內外表面之間場強處處為零,殼外場強不為零。
②導體殼接地后,導體殼外的正電荷被大地負電荷中和,正電荷出現在地球的另一端無窮遠處,空間電場起于場源正電荷終于導體殼內表面負電荷,導體殼內外表面之間及導體外部場強處處為零,導體外部空間不受內部電場影響。
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