《2021-2022学年高二物理精梳细讲 讲义+作业（人教版选修3-1）》1.7（讲义） 静电现象的应用（解析版）

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1.7 静电现象的应用
【基础知识梳理】
知识点 01 静电平衡状态下导体的电场
1. 静电感应现象：如图甲所示，将一不带电的金属导体 ABCD 放到电场强度为 的电场
中。导体内的自由电子在静电力的作用下逆着电场线定向移动，在导体 AB 面上将出现负
电荷，在 CD 面上将出现等量的正电荷，这种现象就是静电感应现象。
2.静电平衡状态：如图乙所示，金属导体中自由电子受到导体周围电场的电场力作用向左
移动，在右侧出现多余的正电荷，导体两侧正、负电荷在导体内部产生与原电场方向相反
的电场。因为与原来的电场方向相反，叠加的结果是使原场强逐渐减弱，直至导体内部各
点的合场强等于零为止，于是导体内的自由电子不再发生定向移动，我们就说导体达到了
静电平衡状态如图丙所示。
3．静电平衡状态的特征
(1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场处处为
0 .
(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直．
(3)处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，导体的表面为等势面．
知识点 02 导体上电荷的分布
1．导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面．
2．在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度越大，凹陷的位置几乎没有电荷．
知识点 03 尖端放电
1．空气的电离：导体尖端的电荷密度很大，电场很强，带电粒子在强电场的作用下剧烈运
动撞击空气分子，从而使空气分子的正负电荷分离的现象．
2．尖端放电：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．
3．尖端放电的应用与防止
(1)应用：避雷针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光滑会减少电能的损失．
知识点 04 静电屏蔽
1．静电屏蔽
由于静电感应，金属网罩或金属壳把外电场挡住，使其内部的场强为 0，遮挡了外界
电场对内部的影响，这种现象叫静电屏蔽。
2. 观察静电屏蔽现象：
（1）现象：图甲中，验电器的金属箔片张开；图乙中，验电器的金属箔片不张开。
（2）结论：金属网罩能把外电场挡住，使罩内不受外电场的影响。
3．静电屏蔽的实质
1．静电屏蔽的实质
静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内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．
2．静电屏蔽的两种情况
导体外部电场不影响导体
内部
接地导体内部的电场不影响导体
外部
图示
实现
过程
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
当空腔外部接地时，外表面的感
应电荷因接地将传给地球，外部电场
消失，起到屏蔽内电场的作用
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