静电感应现象ppt课件

导体的静电感应过程


E0

加外电场---电子在电场力作用下运动
导体的 ' 外场 E 0
导体的静电感应过程


E0

感应 E ' 外场 E 0
导体的静电感应过程

q2
+ q1
q1 + q1
q 1+ q 2
三、静电平衡导体的表面场强
. dS = E s
=
. + S d E 内
0 +
. + S d E 表
E表 S +
. S d E 侧
0
E
1
0
q
i i
1
0
S
σ
E 0
S
有导体时静电场的分析方法
导体放入静电场中：
导体的电荷 重新分布
导体上的电荷分 布影响电场分布
b a
a、b在导体内部：
b
a
U0 E 0
a、b在导体表面：
Ed l 0 即 U 0 E d l
----静电平衡的导体是等势体
静电平衡条件：
用场强来描写： 1、导体内部场强处处为零； 2、表面场强垂直于导体表面。 用电势来描写： 1、导体为一等势体； 2、导体表面是一个等势面。
E0
感应 E ' 外场 E 0
导体的静电感应过程


E0
感应 E ' 外场 E 0
导体的静电感应过程
E0 E ' E E E ' 0 0

高中物理静电场静 电感应
静电感应
主讲教师：刘劲松
使物体带电的三种方式
1. 接触带电 2. 摩擦起电 3. 静电感应
是在外电场的作用下导体中电荷在导体中重新分布的现象。 一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体 内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远 离带电体的导体另一端。
例1 长为l的导体棒原来
置于电场中的导体，自由电荷（金属导体中是电子）受电场力作用，将发生定向移动。
知识总结
1.了解了使物体带电的三种方式 2. 从本质上理解了静电感应现象和产生的
原因 3. 学习了处于静电平衡的导体的特点
当内部合场强为零时，即E’=E时，电荷不再发生定向移动。
只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。
感应电荷在导体内部产生电场E’，与原电场叠加。
只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。
表面是一个等势面
从本质上理解了静电感应现象和产生的原因
例1 长为l的导体棒原来
感应电荷在导体内部产生电场E’，与原电场叠加。
例1 长为l的导体棒原来 棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场强度
零
，
棒上的感应电荷在棒内中点处产生的电场强度 只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。
是在外电场的作用下导体中电荷在导体中重新分布的现象。
导体AB左右两端出现了等量的异种电荷
k q P点的场强等于
，
把AB导体分开之后，A与B仍然带有等量的异种电荷
表面是一个等势面
例1 长为l的导体棒原来
不带电，现将一带电荷
量为+q的点电荷放在距
一、静电平衡状态下导体的电场

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。

A
C
—
A
A
C
—
—
-
—
+
E′
—
-
—
+
—
-
—
E0
—
—
B
+
E0
—
D
自由电荷在静电力
作用下发生定向移动。
B
D
导体两端的感应电荷在导
体内部产生附加场，场强为
E′，方向与E0 方向相反。
B
C
-
+
-
+
E=0
-
+
-
+
-
+
E0
D
E =E0+ E感′
当E合=0时，自由电子
不再发生定向移动。
⑴定义： 发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E′和原电场E0在
影响，这种现象叫做静电屏蔽。
3.实质
E=E0+ E感′
三、尖端放电
静电屏蔽现象演示
4.静电屏蔽的利用
应用1:
超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。
利用2: 野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在输电线的上方还有两条
导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，免遭
（
）
A．A、B两点电场强度相等，且都不为零
B．A、B两点的电场强度不相等
C．感应电荷产生的附加电场的电场强度大小EA＞EB
D．当开关S闭合时，电子沿导线向大地移动
二、尖端放电
1.静电平衡时导体上电荷的分布特点
+
++++

大学物理静电场ppt 课件
目录
• 静电场基本概念与性质 • 静电场中的电荷分布与电势 • 静电感应与电容器 • 静电场中的能量与动量 • 静电场与物质相互作用 • 总结回顾与拓展延伸
01
静电场基本概念与性质
电荷与电场
电荷的基本性质
同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引。
电场的概念
电荷周围存在的一种特殊物质，它对放入其中 的其他电荷有力的作用。
典型问题解析
电荷在电场中的受力与运动
根据库仑定律和牛顿第二定律分析电 荷在电场中的受力与运动情况。
电场强度与电势的关系
通过电场强度与电势的微分关系，分 析电场强度与电势的变化规律。
电容器与电容
分析平行板电容器、圆柱形电容器等 典型电容器的电容、电量、电压等物 理量的关系。
静电场的能量
计算静电场中电荷系统的电势能、电 场能量等物理量，分析静电场的能量 转化与守恒问题。
某些晶体在受到外力作用时，内部产生电极化现象，从而在晶体表面产生电荷的现象。 压电效应具有可逆性，即外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态。
热电效应
温差引起的电荷分布和电流现象。包括塞贝克效应（温差产生电压）和帕尔贴效应（电 流产生温差）。
压电效应和热电效应的应用
在传感器、换能器、制冷技术等领域有广泛应用。
静电场能量密度及总能量计算
静电场能量密度定义
01
单位体积内静电场所具有的能量。
计算公式
02
能量密度 = 1/2 * 电场强度平方 * 电介质常数。
静电场总能量计算
03
对能量密度在整个空间进行积分。
带电粒子在静电场中运动规律
运动方程
根据牛顿第二定律和库仑定律建立带电粒子在静 电场中的运动方程。

q2
EA
1 2 o
2 2 o
3 2 o
4 2 o
0
EB
1 2 O
2 2 O
3 2 o
4 2 o
0
1
23
4
由电荷守恒：
1S 2 S q1
A
B
3S 4S q2
1
4
q1 q2 2S
2
3
q1 q2 2S
20
1
4
q1 q2 2S
q1
2
3
q1 q2 2S
1
2
上述结果表明：平板相背的两面带电等
R3 R2
R3
RR11
qq1 1
RR33
问题：电势表
达式能直接写
R2 R1
q1
4 or
2
dr
R3
(q q1 )
4 or 2
dr
出来吗？
q1
4 o
1 R1
1 R2
q q1
4 o R3
V1 V2
同理，球壳的电势为：
V2
E dl
R3
R3
(q
4
q1 ) or 2
dr
q q1
2.内屏蔽
+
+
壳外表面上的电荷分布与腔内带电体的位置无关，只 取于导体外表面的形状。
若将空腔接地，则空腔外表面上的感应电荷被大地电荷 中和，腔外电场消失，腔内电荷不会对空腔外产生影响。即 接地空腔对内部电场起到了屏蔽作用，这是静电屏蔽的另外 一种——内屏蔽。
高压设备用金属导体壳接地做保护。 14
五、利用静电平衡条件和性质作定量计算
例1：半径为R和r的球形导体（R>r），用很长的细导线连 接起来，使两球带电Q、q，求两球表面的电荷面密度。

POINT 附着到导体金属体必须将附着物体进行除电.
■附着到导体
把导体金属体接近带电物体灰尘等,金属的表面会形成带电.这个就是库仑力吸引电位和灰尘等的静电而引起的静电感应现象.静电感应是产生库仑力的重要原因,这种情况下即使将导体金属进行除电也没有什么效果.必须要将附着的物体,也就是带电灰尘本身进行除电.
Chapter 4 各种除电方法
Chapter 5 静电除去器的基础知识
Chapter 6 静电测量
静电除去器周围金属体的影响 ・・・・・・・・・・・・・・ ・・・・ 30 除电对象物周围金属体的影响 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・31 必须接地 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 32
人体为0V、IC为500V时,因为有500V的电位差,一接触就会放电.
●距离接近的话,有一点带电量也可能发生放电. ●即使用腕带保持0V,由于IC带电产生放电.
Chapter 1 什么是静电
出处：静电安全指针 労働省産業安全研究所1988抜粋
使之附着的力量、库仑力
带电的物体靠近,｢库仑力｣产生作用.所谓库仑力是在2个电荷间作用的力.同极性的静电相斥,异极性的静电相吸.但是电荷大的话,由于吸引力比排斥力强,会吸附物体.
纤维、纸、纸浆产业领域 １纤维 原线粘合不良、线的缠绕、线的切断等 ２胶片 灰尘的附着、卷入滚轮、静电放电等 ３纸 吸附错误输送２枚等
Chapter 2 静电附着的问题
灰尘附着的机械装置
为什么静电会造成灰尘附着呢 机械装置的附着对象可以分为两大类别.一个是「附着到导体」、另一个是｢附着到绝缘体｣.
什么时候会产生静电
那么什么时候会产生静电呢 例如摩擦垫子和毛发这两个物体就会产生静电.此外剥离两个粘在一起的物体、或者单纯接触也会产生静电.用科学的定义来说的话就是｢静电就是由于两个物体的接触和剥离、摩擦、物体变形、附着离子而产生的现象」.

2
当一个带电体靠近一个导体时，导体内部的自 由电子受到电场力作用，其波函数发生改变， 使得电子在导体内部重新排布。
3
这种微观层面的电荷重新排布，导致了导体电 荷分布的变化，从而产生了静电感应现象。
02
静电感应现象的微观解释
电荷的分布与传递
电荷分离
01
由于介质的不同，电荷在物体表面分布不均匀，形成电荷分离
静电感应技术与其他技术的结合
互联网+
结合互联网技术，静电感应技术可实现远程监控、智能感知和 物联网应用，提高生产生活品质。
人工智能
人工智能为静电感应技术提供了强大的数据处理、模型建立和 优化能力，有助于提高其应用效果。
其他物理和化学技术
结合其他物理和化学技术，可进一步拓展静电感应技术的应用 范围，提高解决问题的能力和效率。
电场的传播
电场通过电介质传播，其传播速度与介质的性质 和电场强度有关。
静电感应的能量转化
静电能的转化
物体表面的感应电荷与外部电荷 之间相互作用，产生静电能。
能量转化机制
当感应电荷移动时，静电能在物 体表面产生电能，电能转化为热 能、光能等其他形式的能量。
能量守恒定律
根据能量守恒定律，能量不会凭 空产生也不会凭空消失，而是从 一种形式转化为另一种形式。
增加湿度
通过增加环境湿度，使静 电荷不易积累和放电。
静电感应的检测与监控
使用静电检测仪器
使用静电检测仪器检测物 体表面静电荷密度和电位 ，以确保安全。
定期检查和维护
定期检查防静电设备和设 施，确保其正常运转和维 护。
培训和教育
对员工进行防静电培训和 教育，提高其对静电感应 危害的认识和防范意识。

第一章 静电场的描述 第1节 静电现象
作者编号：43999
摩擦可以使物体带电。为什么有的物体容易带电，而有的物体很难带电呢？
作者编号：43999
01 各种起电方式
电荷的发现
公元前600年左右，古希腊学者泰勒
公元1世纪，我国学者王充在《论衡》
斯就发现摩擦过的琥珀吸引轻小物体。 一 书 中 也 写 下 “ 顿 牟 掇 芥 ” 一 词 。
摩擦起电时，电荷并没有凭空产生,其本质是发生了电子转移。
电子从一个物体转移到另一个物体上。 电中性的物体得到电子：带负电 电中性的物体失去电子：带正电
作者编号：43999
2.感应起电
实 验 演 示
作者编号：43999
（1）感应起电原理
＋
＋－ ＋ － ＋－ ＋ －
＋
＋ － ＋－ ＋ － ＋－
＋
－＋ － －＋ － ＋
作者编号：43999
验电器 观察：当带电体靠近导体棒上端时，金属箔片是否张开？两者接触时呢？
带电体与导体棒的上端不接触
感应起电
作者编号：43999
带电体与导体棒的上端接触 接触起电
3.接触起电 （1）内容：一个不带电的导体与一个带电导体接触后分开，使不带电的导体带电. （2）本质：电子在带电体与导体之间转移 （3）分配规律：两个完全相同物体，带同种电荷直接平分，异种电荷先中和后平分
作者编号：43999
＋－
－ ＋ 中和 对外不显电性
湮灭成光子 成对产生湮灭
表述二：
一个与外界没有电荷交换的系统，电荷的代数和总是保持不变的。
作者编号：43999
1.东汉王充在《论衡·乱龙篇》中有“顿牟掇芥，慈石引针”的描述，显示 了中国古人对电磁的正确认知。“顿牟掇芥”意思是玳瑁的壳经摩擦后会产 生静电，可以吸引芥一类的轻小物体。下列说法正确的是（ B ） A．玳瑁壳摩擦后创造了电荷 B．玳瑁壳摩擦后转移了电荷 C．玳瑁壳摩擦后一定带正电 D．轻小物体原本一定也带电

例2. A、B两点间相距0.30m，在A点放一个带电量 8 1 . 0 10C 为 q 的正电荷，在B点放一个带电量 A 8 为q 的负电荷.在两个点电荷连线 1 . 0 10 C B 上方放一个半径为0.15m的金属球，球心O到A点和 B点的距离都是0.30m，则金属球上感应电荷在球 3N/C 1.0 × 10 心处产生的场强大小为_______________。请你在 图上画出场强方向示意图。
二、静电平衡状态的特点
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，叫做 静电平衡状态．
2.静电平衡状态的特点
⑴导体内部的场强处处为零
内部:金属导体内部是指金属材料所占的空间(除表面外); 拓展:对于空腔导体,如果空腔内没有带电体的话 , 空腔内合 场强处处为零.空腔也可以认为导体“内部”. 导体内部的场强处处为零,是指在导体内部的任意一点外加电 场和感应电场的场强都是大小相等,方向相反,合场强为零.
静电感应
和静电屏蔽
一、静电感应现象
1.条件：将导体靠近带电体（把导体放入电场中）
2.本质：电子在电场力的作用下定向移动,造成导 体内的自由电子在导体内重新分布,产生感应电荷.
3.规律：导体的近端出现与带电体异种电荷,在 远端出现等量的同种电荷
4.应用：在判断由于静电感应而产生的感应电荷 问题时，首先要确定产生电场的带电体的电性， 其次确定感应导体的远端和近端(离带电体最远的 一端和最近的一端)，最后根据“近端感应出与带 电体电性相反的电荷，远端感应出与带电体电性 相同的电荷”确定各端感应电荷的电性．
＋Q
A
解析：导体内部的场强处处 为零 , 是指在导体内部的任 意一点外加电场和感应电场 的场强都是大小相等 , 方向 相反,合场强为零.即感应电 荷的电场线与点电荷 Q 的电 场线重合，处处疏密程度相 同, 电场线处处反向．