第九讲 静电场的纺织与利用-【暑假辅导班】2021年新高二物理暑假精品课程（人教版2019）（原卷版）

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【暑假辅导班】2021 年新高二物理暑假精品课程（人教版 2019）
第九讲 静电场的防止和利用
【基础知识 梳理 】
知识点一、静电平衡
1．静电平衡状态下导体的电场
(1)静电感应现象：放在电场中的导体其内部自由电荷在电场力作用下定向移动，而使导体两端出现等量
异号电荷的现象。
(2)静电平衡状态：导体中(包括表面) 自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状
态。
(3)静电平衡状态下导体的特点：
① 处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零。
② 处于静电平衡状态的整个导体是一个等势体，它的表面是一个等势面。
③ 表面处的场强不为零，表面处的场强方向跟导体表面垂直。
(4)静电平衡导体的电荷分布特点
① 内外表面分布不同，电荷都分布在外表面，导体内部没有净电荷．
② 受导体的形状影响，不光滑处电荷密度大．
③“远近端”电荷的电性相反，电量相等．
(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．
2．尖端放电、静电屏蔽
(1)尖端放电：
① 尖端放电：空气被电离后所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端
上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。
② 应用和防止
应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。
(2)静电屏蔽：
① 定义：当金属外壳达到静电平衡时，内部没有电场，因而金属的外壳会对其内部起屏蔽
作用，使它内部不受外部电场影响的现象。
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 应用：电子仪器和电子设备外面都有金属壳，通信电缆外面包有一层金属
网，高压线路的检修人员要穿屏蔽服等，都是利用静电屏蔽现象消除外电场的影响。
知识点二、处理静电平衡的“观点”
1．远近观：“远近观”是指处于静电平衡状态的导体，离场电荷较近和较远的两端将感应出等量的异种
电荷，而导体的中间部分可认为无感应电荷产生．
2．整体观：“整体观”是指把两个或多个原来彼此绝缘的导体接触或用导线连接时，就可把它们看作是
一个大导体，再用“远近观”判断它们的带电情况．
知识点三、静电平衡两种情况的实现方法
1．两种情况
(1)导体内空腔不受外界影响，如图甲所示．
(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示．
2．实现过程
(1)如图甲，因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状
态，对内实现了屏蔽．
(2)如图乙，当空腔外部接地时，外表面的感应电荷将 因
接地传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用．
知识点四、静电屏蔽的本质
1．导体内部不受外部电场的影响的情况
(1)现象：由于静电感应，验电器箔片张开。如图甲，将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，
如图乙，即外部电场影响不到导体内部。
(2)本质：是静电感应，导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零。
2．接地导体壳内部电场对壳外空间无影响情况
(1)现象：
① 如图甲导体壳没有接地时，处于内部电场中，达到静电平衡，导体
壳内外表面出现等量异种电荷，壳内外表面之间场强处处为零，壳外场
强不为零。
② 导体壳接地后，如图乙所示，导体壳外的正电荷被大地负电荷中
和，正电荷出现在地球的另一端无穷远处，导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零，导体外部空间
不受内部电场影响。
(2)本质：仍然是静电感应，使导体内表面感应电荷与壳内电荷在导体壳表面以外空间叠加结果为零。
【 模型 考点剖析】
一、静电平衡
1．静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现的现象。
2．静电平衡：导体内的不再发生移动。
3．导体静电平衡时的特点：
(1)内部电场强度；(感应电荷的场强 E′等于外部场强 E0，方向相反，则总场强等于 0)
(2)外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面；
(3)导体内部没有净剩电荷，电荷只能分布在导体的外表面；
(4)在导体表面越是尖锐的地方，电荷的密度，周围的场强也。
二、尖端放电
1．电离：静电平衡时，导体尖端的电荷密度，周围的电场强度，可以使空气中的带电粒子剧烈运动 ，
并与空气分子碰撞使空气分子中的正、负电荷这种现象叫作电离。
2．尖端放电：电离后的那些与导体尖端电荷符号相反的粒子，与尖端的电荷，相当于导体从尖端失
去电荷，这种现象叫作尖端放电。
3．尖端放电的应用与防止
(1)应用：是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
(2)防止：高压设备中导体的表面尽量，减少电能的损失。
三、静电屏蔽
1．静电屏蔽的两种情况：
(1)如左图，导体球壳在外界电场中达到静电平衡，空腔里的总电场，导体内空腔不受影响，起到屏蔽
的作用。
(2)如右图，由于静电感应，导体球壳内外两侧感应出正负电荷，当球壳时，外表面的感应电荷传给地
球，外界总电场，球壳外部不受影响，起到屏蔽的作用
2．静电屏蔽的应用
(1)把电学仪器放在封闭的金属壳里。
(2)野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来，避免受到雷击。
四、静电吸附
1．静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来。
2．静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为
正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。
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