第1节静电现象及其微观解释 (2)(精品).ppt
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1、 第一章:静电场第一章:静电场第一章:静电场第一章:静电场 第第第第7 7 7 7节节节节:静电现象及其微观解释静电现象及其微观解释1、什么是静电感应现象?静电感应的实、什么是静电感应现象?静电感应的实质是什么?质是什么?2、是什么力使导体中的正负电荷分开,、是什么力使导体中的正负电荷分开,电荷重新分布后,导体会发生什么样的变电荷重新分布后,导体会发生什么样的变化呢?化呢?把不带电的金属导体把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为放到电场强度为Eo的电场中,结果如何呢?的电场中,结果如何呢?1、金属导体的微观结构如何?2、自由电子如何移动?、自由电子如何移动?3、自由电子会在什么地方聚积?、自
2、由电子会在什么地方聚积?4、电子的聚积会出现怎样的结果?、电子的聚积会出现怎样的结果?5、最终会出现怎样的现象?、最终会出现怎样的现象?动态分析动态分析1 1、静电感应、静电感应 把金属导体放在外电场把金属导体放在外电场E E0 0中,由于导体内的自由电子受电场力中,由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动,使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。作用而定向移动,使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。静电平衡状态下导体的电场静电平衡状态下导体的电场E0ABCD-0E2.静电平衡静电平衡-1 1、导体中自由电荷、导体中自由电荷在电场力作用下将发在电场力作用下将发生定向移动生定向移动.EEE2
3、 2、导体两端出现感应导体两端出现感应电荷电荷,感应电荷在导体中感应电荷在导体中中产生反方向的附加场中产生反方向的附加场.0E-E-3 3、感应电荷的电场增到、感应电荷的电场增到与外电场相等时,导体内与外电场相等时,导体内合场强为零。自由电荷的合场强为零。自由电荷的定向移动停止定向移动停止 .0E-E=04 4、静电平衡:导体、静电平衡:导体中无电荷定向移动中无电荷定向移动的状态的状态,就叫静电平就叫静电平衡状态衡状态.静电平衡静电平衡 发生静电感应的导体,当感应电荷产生的附发生静电感应的导体,当感应电荷产生的附加电场加电场EE和原电场和原电场E E在导体内叠加为零,即在导体内叠加为零,即E=
4、EE=E时,自由电子停止定向移动,这时导体所处的状时,自由电子停止定向移动,这时导体所处的状态叫静电平衡状态。态叫静电平衡状态。EEEE合=03 3、处于静电平衡状态导体的特点:、处于静电平衡状态导体的特点:(1 1)导体内部的场强处处为零)导体内部的场强处处为零(2 2)整个导体是一个等势体,表面是一个等势面)整个导体是一个等势体,表面是一个等势面+-E 结论结论:导体处于静电平衡状态时,导体处于静电平衡状态时,其表面任一点场方向跟该点表面垂直。其表面任一点场方向跟该点表面垂直。(1)静电平衡状态的导体内部电场线的形状如何?(2)静电平衡状态的导体内部电势如何变化?内部没有电场线不变例例1
5、1:如图所示接地金属球:如图所示接地金属球A A的半径为的半径为R R,球外,球外点电荷的电量为点电荷的电量为Q Q,到球心的距离为,到球心的距离为r r,该点,该点电荷的电场在球心的场强等于多少?电荷的电场在球心的场强等于多少?QRrA注意:注意:E E、EE和和E E合合的区别的区别E E由外电场决定,由外电场决定,E=EE=E,E E合合=0=0oE是点电荷是点电荷Q产生的电场产生的电场(即外电场),(即外电场),E是感应是感应电荷产生的电场(附加场),电荷产生的电场(附加场),E合合是两个电场叠加后的合是两个电场叠加后的合电场电场注意:注意:(1 1)用导线把导体接地或用手触摸导体时,
6、)用导线把导体接地或用手触摸导体时,可把导体和地球看成一个大导体可把导体和地球看成一个大导体(2 2)一般取无穷远处或大地的电势为零。)一般取无穷远处或大地的电势为零。练习练习1:带电量分别为:带电量分别为+Q和和-Q的两个点电荷相的两个点电荷相距为距为r,在两点电荷之间放入一个不带电的导体,在两点电荷之间放入一个不带电的导体棒,如图所示,当导体达到静电平衡后,感应棒,如图所示,当导体达到静电平衡后,感应电荷在两点电荷连线中点电荷在两点电荷连线中点O处产生的场强大小处产生的场强大小为多大?方向怎样?为多大?方向怎样?+Q-QO方向水平向左方向水平向左一、静电平衡状态下导体的电场 1、静电平衡状
7、态 2、静电平衡状态的特征内部的场强处处为零整个导体是个等势体,它的表面是个等势面电场中的导体,内部自由电子不再定向移动地球是个大等势体,常被选为零势面地球是个大等势体,常被选为零势面静电感应瞬间达到静电平衡静电感应瞬间达到静电平衡导体上的电荷怎样分布呢?法拉第圆筒实验:12用两个带有绝缘手柄的金属小用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接触带有电荷的金属圆球分别接触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁筒的内壁和外壁.导体上电荷的分布导体上电荷的分布法拉第圆筒实验:12和外壁接触的小球使验电和外壁接触的小球使验电器箔片张开器箔片张开,表明金属筒外表明金属筒外壁有电荷分布壁有电荷分布.法拉第圆筒实验:12和
8、内壁接触的小球和内壁接触的小球不能使验电器箔片不能使验电器箔片张开张开,表明金属筒表明金属筒内壁没有电荷分布内壁没有电荷分布.静电平衡时导体上电荷的分布的特点静电平衡时导体上电荷的分布的特点(1 1)导体内部没有电荷,电荷只分布在)导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面导体的外表面(2 2)在导体表面,越尖锐的位置,电荷)在导体表面,越尖锐的位置,电荷密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷的位置几乎没有电荷二、导体上电荷的分布导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的外表面在导体表面,越尖锐的地方,电荷密度(单位面积上的电荷量)越大,凹陷的位置几乎
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