一、静电平衡1.静电平衡:导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。
2.处于静电平衡状态的导体,其内部的电场强度处处为0,即外电场E0和感应电荷产生的电场E′的关系为E0=-E′。
3.导体上电荷的分布:
(1)静电平衡时,导体内部没有净剩电荷(未被抵消的电荷),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(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。
4.处于静电平衡状态的导体,其外表面任一点的电场强度方向跟该点的表面垂直。
总结:求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的电场强度的方法是
(1)先求出外电场电场强度E外的大小和方向。
(2)由于导体处于静电平衡状态,则满足静电平衡条件E合=0。(3)由E外+E感=0,求出感应电场E感的大小和方向。
二、尖端放电
1.空气的电离:在一定条件下,导体尖端电荷密度很大,导体尖端周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动,并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离,这种现象叫作空气的电离。
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。
三、静电屏蔽
1.定义:导体壳(或金属壳)内达到静电平衡后,外电场对内部不会产生影响,金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。
2.实质: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的电场强度矢量和为零。
3.应用:
(1)生活中有很多对静电屏蔽的应用,以此来保护壳内仪器不受外加电场影响。例如:电子仪器外部加装金属壳,通信电缆外面包有一层金属网,高压线路检修人员要穿屏蔽服。
(2)静电屏蔽不一定要用密封的金属容器,金属网也能起到屏蔽的作用,在野外的高压输电线的三条输电线上方还有两条导线,它们的作用就是与大地相连形成一个稀疏的金属网,以此来保护高压输电线不受雷击。
总结:静电屏蔽的两种情况1.屏蔽外电场(外屏蔽):
(1)因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷产生的电场在空腔内的合电场强度为零,
达到静电平衡状态,起到屏蔽外电场的作用
(2)导体内空腔不受外界电荷影响
2.屏蔽内电场(全屏蔽或内屏蔽);
(1)当空腔外部接地时,外表面的感应电荷P被中和,外部电场消失,起到屏蔽内电场的作用
(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响3.静电感应与静电平衡,所以做静电屏蔽的材料只能是导体,不能是绝缘体
四、静电吸附
1.静电吸附:在电场中,带电粒子受到静电力的作用,向着电极运动,最后被吸附在电极上的现象。
2.静电除尘:当空气中的尘埃带电时,在静电力作用下,尘埃到达电极而被收集起来的过程。
3.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,并沉积在工件表面。
4.静电复印:复印机应用了静电吸附的原理。
