静电现象的应用

主编:黄冈中学物理集体备课组

一、电场中的导体

静电感应:处于电场中的导体,由于电场力的作用,电荷出现重新分布的现象.

二、静电平衡

(1)静电平衡状态:导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态。

(2)特点:

  (a)如左图所示,处于静电平衡状态的导体,离场源电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种电荷,即“远同近异”.

  (b)如右图所示,当把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时,就可把它们看做是一个大导体,有些问题中所提到的“用手触摸某导体”其实就是导体通过人体与大地构成一个大导体.

三、静电屏蔽

1、导体球壳(或金属网罩)内达到静电平衡后,内部不受外部电场的影响,这种现象叫静电屏蔽。

2、静电屏蔽实质是利用了静电感应现象,使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零,好像是金属壳将外电场“挡”在外面,即所谓的屏蔽作用,其实是壳内两种电场并存,矢量和为零而已.

3、若空腔导体接地,腔内带电体激发的电场对腔外空间不产生影响。

四、尖端放电

  由于导体尖端的电荷密度很大,其附近电场很强,使得空气电离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.

例1、如图所示,接地的金属板右侧有固定的点电荷+Q,a、b点是金属板右侧表面的两点,其中a到+Q的距离较小.下列说法正确的是(取大地电势为零)( )

A.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面带正电

B.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面不带电

C.整个导体,包括表面上的a、b点,是一个等势体,且电势等于零

D.a、b两点的电场强度不为零,且a、b两点场强方向相同,但a点的场强比b点的场强要强(大)一些

答案:BCD

解析:

  金属板接地时,右侧表面仍有感应负电荷,而且a点附近的电荷面密度(单位表面积的电荷量)比b点附近的电荷面密度要大些,场强要强(大)些,电场线也密一些;整个金属板是等势体,右侧表面是等势面,电场线与等势面垂直,可见a、b两点的场强方向都垂直指向右侧面,方向相同,选项D也正确.

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