把金屬導(dǎo)體放在外電場E0中,由于導(dǎo)體內(nèi)的自由電子受電場力作用而定向移動,使導(dǎo)體表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷的現(xiàn)象叫靜電感應(yīng)。
發(fā)生靜電感應(yīng)的導(dǎo)體,當(dāng)感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場E`和原電場E在導(dǎo)體內(nèi)疊加為零,即E’=E時,自由電子停止定向移動,這時導(dǎo)體所處的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。
結(jié)論:導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)時,其表面任一點(diǎn)場方向跟該點(diǎn)表面垂直。
場強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面若不垂直,則沿該點(diǎn)的表面就有一場強(qiáng)分量,電荷在這一場強(qiáng)分量作用下就會發(fā)生運(yùn)動,就不會處于靜電平衡狀態(tài)了。
1.靜電平衡時導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈剩電荷,電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。
四、靜電平衡時導(dǎo)體上電荷的分布的特點(diǎn)
2.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,在導(dǎo)體的外表面越尖銳的位置,電荷的密度越大(即單位面積電荷量多),周圍的場強(qiáng)越大。
1.導(dǎo)體尖端的電荷密度很大,附近的電場很強(qiáng),空氣中殘留的帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下發(fā)生劇烈的運(yùn)動,把空氣中的氣體分子撞散,即使分子中的正負(fù)電荷分離,這個現(xiàn)象叫做空氣的電離。
2.那些所帶電荷與導(dǎo)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(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷,這個現(xiàn)象叫做尖端放電。
3.應(yīng)用:避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。
導(dǎo)體球殼內(nèi)(或金屬網(wǎng)罩)達(dá)到靜電平衡后,內(nèi)部場強(qiáng)處處為0,不受外部電場的影響,內(nèi)部的儀器不會受到外電場的影響,這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。
1.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,可以對人體起到靜電屏蔽作業(yè),使人安全作業(yè)。
2.三條輸電線的上方還有兩條導(dǎo)線,與大地相連,形成一個稀疏的金屬網(wǎng),把高壓線屏蔽起來,免遭雷擊。
靜電屏蔽的兩種情況及本質(zhì)
①現(xiàn)象:由于靜電感應(yīng),驗(yàn)電器箔片張開。將驗(yàn)電器放入導(dǎo)體網(wǎng)罩內(nèi)部后驗(yàn)電器箔片不張開,即外部電場影響不到導(dǎo)體內(nèi)部。②本質(zhì):是靜電感應(yīng),導(dǎo)體外表面感應(yīng)電荷與外電場在導(dǎo)體內(nèi)部任一點(diǎn)的場強(qiáng)的疊加結(jié)果為零。
①導(dǎo)體殼沒有接地時處于內(nèi)部電場中,達(dá)到靜電平衡,導(dǎo)體殼內(nèi)外表面出現(xiàn)等量異種電荷,空間電場的電場線起于場源正電荷,終于導(dǎo)體殼內(nèi)表面負(fù)電荷,再起于導(dǎo)體殼外表面正電荷,終于無窮遠(yuǎn),殼內(nèi)外表面之間場強(qiáng)處處為零,殼外場強(qiáng)不為零。
②導(dǎo)體殼接地后,導(dǎo)體殼外的正電荷被大地負(fù)電荷中和,正電荷出現(xiàn)在地球的另一端無窮遠(yuǎn)處,空間電場起于場源正電荷終于導(dǎo)體殼內(nèi)表面負(fù)電荷,導(dǎo)體殼內(nèi)外表面之間及導(dǎo)體外部場強(qiáng)處處為零,導(dǎo)體外部空間不受內(nèi)部電場影響。
本質(zhì):仍然是靜電感應(yīng),導(dǎo)體內(nèi)表面感應(yīng)電荷與殼內(nèi)電場在導(dǎo)體殼表面以外空間疊加結(jié)果為零。
如圖所示,把原來不帶電的金屬球殼B的外表面接地,將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi),但不于B發(fā)生接觸,達(dá)到靜電平衡后,則( ) A. B的空腔內(nèi)電場強(qiáng)度為零 B. B不帶電 C. B的內(nèi)外表面電勢相等 D. B帶負(fù)電
下圖中P是一個帶電體,N是一個不帶電的金屬空腔,在下列情況下,放在絕緣板上的小紙屑(圖中S)不會被吸引的有( )

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高中物理人教版 (2019)必修 第三冊電子課本

4 靜電的防止與利用

版本: 人教版 (2019)

年級: 必修 第三冊

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