静电平衡优秀课件含动画导体的静电平衡

导体表面的电场线方向与电荷分布一致，即正电荷的电场线 指向外，负电荷的电场线指向内。
静电平衡的条件及其推导
导体内部电场强度为零
高斯定理的应用
在静电平衡状态下，导体内部的电场 强度为零，即没有电场线穿过导体内 部。
通过应用高斯定理，可以推导出静电 平衡的条件，即导体内部电场强度为 零和电荷守恒。
电荷守恒
在静电平衡状态下，导体上的总电荷 量保持不变，不会因为外界电场或电 荷的影响而改变。
04
静电平衡的应用
Chapter
静电屏蔽
静电屏蔽
静电屏蔽是利用导体的静电平衡 条件，将导体包围在一个封闭的 空间中，以防止外部电场对其内
部的影响。
静电屏蔽的原理
当导体被置于外部电场中时，导体 表面的电荷会重新分布，使得导体 内部电场为零，从而达到静电屏蔽 的效果。
静电平衡的原理
01
根据高斯定理，导体内部电荷分布产生的电场与外界电场相互抵消，使得导体内 部场强为零。
02
当导体达到静电平衡时，导体表面电荷分布与外界电场相互抵消，使得导体表面 场强垂直于导体表面。
静电平衡的物理意义
静电平衡是自然界中普遍存在的现象 ，是电荷分布达到相对稳定的状态。
静电平衡原理在电子设备、电磁屏蔽 等领域有广泛应用，是电磁学中的重 要概念。
02
电场与电势
Chapter
电场的概念
电场是由电荷产生的，对放入其中的电荷有力的作用。
电场强度是描述电场力的性质的物理量，单位是牛/库伦 （N/C）。 电场强度的大小和方向可以用电场线来表示，电场线越 密，电场强度越大。
电势的概念
电势是描述电场能的 性质的物理量，单位 是伏特（V）。
电势具有相对性，与 零电势点的选择有关 。

03 导体表面电荷分布
在静电平衡状态下，导体表面电荷分布是不均匀 的，电荷密度与表面曲率有关，曲率越大的地方 电荷密度越大。
绝缘体在静电场中表现
01
不导电性
绝缘体内部几乎没有自由电子，因此在静电场作用下，不会像导体那样
出现明显的电荷重新分布。
02 03
极化现象
虽然绝缘体内部没有自由电子，但在强电场作用下，其内部的束缚电荷 可能会发生微小位移，导致绝缘体两端出现微弱的异种电荷，这种现象 称为极化。
击穿现象
当静电场强度超过一定限度时，绝缘体会被击穿，变成导体，此时会出 现明显的电流和电荷重新分布。
导体和绝缘体之间相互作用
静电感应起电
当一个带电体靠近一个中性导体时， 由于静电感应现象，导体会出现异种 电荷，这种现象称为静电感应起电。
接触起电
静电屏蔽
在某些情况下，绝缘体可以起到静电 屏蔽的作用。例如，将一个带电体放 入一个空腔的绝缘体内部，外部将不 会受到内部带电体的影响。
当两个不同电势的导体相互接触时， 会发生电荷转移，使得两个导体达到 相同的电势，这种现象称为接触起电。
接地金属物体上感应起电现象
接地金属物体的性质
接地金属物体是指与大地相连的金属物体。由于大地是一个巨大的导体，因此接地金属物体 具有与大地相同的电势。
感应起电现象
当带电体靠近接地金属物体时，由于静电感应现象，接地金属物体会出现异种电荷。此时如 果将接地金属物体与带电体接触再分离，接地金属物体就会带上与带电体相反的电荷。
静电除尘技术原理及实践应用
原理
利用高压静电场使气体电离，尘粒与负离子结合带上负电后， 趋向阳极表面放电而沉积。
实践应用
工业废气处理、空气净化等领域，可去除微小颗粒，净化效率 高。

,在避雷针尖端感应出与云层电性相反的静电,达到一定程度就向空中放电,中和云层中的电荷,从而使建筑物避免遭受雷击,故B正确。
练习：
2.专门用来运输柴油、汽油的油罐车,在其尾部都装有一条拖在地上的铁链。关于铁链的作用,下列说法正确的是( )。A.让铁链与路面摩擦产生静电,使油罐车积累一定的静电荷B.让铁链发出声音,以引起其他车辆的注意C.由于罐体与油摩擦产生了静电,罐体上的静电被铁链导入大地,从而避免了火花放电D.由于罐体与油摩擦产生了静电,铁链将油的静电导入大地,从而避免了火花放电
静电平衡时导体上电荷分布的特点：
1.静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
2.处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度越大（即单位面积电荷量多），周围的场强越大。
2、尖端放电
导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。
若场强方向跟该点的表面不垂直,则沿该点的表面就有一场强分量,电荷在这一场强分量作用下就会发生运动,就不会处于静电平衡状态了。
1、静电平衡
静电平衡的特点
长为L的导体棒原来不带电，现将一电荷量为+q的点电荷放在与棒的左端距离为R的地方，如图所示。达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点O处产生的场强有多大？方向如何？
练习：
B
练习：
2、下图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况下，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引的有（ ）
AD
静电吸附
小结
2、尖端放电
应用：避雷针
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。

解析 根据电场的叠加和静电平衡，球心 O 处的合场强为 0，即感应电荷的电场
强度与 A、B 两点电荷在 O 处所产生的合场强等大、反向，即 E 感＝EA＋EB＝kQl2
＋k2lQ2 ＝3kl2Q，A、B 在 O 处产生的场强方向向左，所以 E 感向右。
答案
3kQ l2
方向向右
20
核心要点 静电屏蔽 [观察探究] 1.(1)电梯是什么材质的，能否被看成是金属容器？
第4节 静电的防止与利用
1
物理观念
科学思维
科学探究
1.知道什么是静电平衡状态，
能说出静电平衡状态下的导
核心素
会根据静电平衡条
体特点。
养
件求解感应电荷产
2.知道导体上电荷的分布特
生的场强。
征，了解尖端放电、静电屏
蔽现象及其成因。
1.观察演示实验并对实 验现象分析，体会运用 所学知识进行分析推理 的方法。 2.查阅并搜集资料，了 解静电屏蔽和静电吸附 在技术和生活中的应用。
9
3.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为_____0___，外电场对壳(网)内的仪器不会产 生影响的作用叫作_____静___电__屏__蔽。 静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相 连。
4.静电吸附：静电虽然会有危害，但也可以利用。在电场中，带电粒子受到静电力的 作用，向着电极运动，最后会被__吸___附___在电极上。这一原理在生产技术上被广泛 应用。应用实例：静电除尘、静电喷涂、静电复印、静电植绒等。
13
[探究归纳] 1.静电平衡实质
(1)在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两 侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应 电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。 (2)静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合＝0。