1、14 4 靜電現(xiàn)象靜電現(xiàn)象 電容器電容器2 1.靜電平衡靜電平衡 (1)導(dǎo)體中導(dǎo)體中(包括表面包括表面) 狀態(tài)叫做靜電平狀態(tài)叫做靜電平衡狀態(tài)衡狀態(tài).靜電平衡的實質(zhì)是：外電場靜電平衡的實質(zhì)是：外電場和和 產(chǎn)生的電場所疊加的合產(chǎn)生的電場所疊加的合場強(qiáng)為零場強(qiáng)為零.沒有電荷定向移動的沒有電荷定向移動的感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷3 (2)導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)的特點：導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)的特點： 導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng)導(dǎo)體內(nèi)部的場強(qiáng) ； 導(dǎo)體是一個等勢體，導(dǎo)體表面是一導(dǎo)體是一個等勢體，導(dǎo)體表面是一個個 ，在靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)和導(dǎo)體上，在靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)和導(dǎo)體上移動電荷，電場力移動電荷，電場力 ；處處為零處處為零等勢面等勢面不做

2、功不做功4 凈電荷只分布在導(dǎo)體的凈電荷只分布在導(dǎo)體的 表面，導(dǎo)體表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷內(nèi)部沒有凈電荷.對于空腔導(dǎo)體，在其內(nèi)對于空腔導(dǎo)體，在其內(nèi)部無其他帶電體的情況下，電荷只分布在部無其他帶電體的情況下，電荷只分布在外表面外表面.在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置(表面表面曲率曲率1/R越大越大)，電荷的面密度，電荷的面密度(單位面積上單位面積上分布的電荷量分布的電荷量) ，凹陷的位置，幾乎，凹陷的位置，幾乎沒有電荷分布沒有電荷分布. 導(dǎo)體表面處的場強(qiáng)不為零，表面上任導(dǎo)體表面處的場強(qiáng)不為零，表面上任一點的場強(qiáng)方向與該點所在的切面一點的場強(qiáng)方向與該點所在的切面 . 達(dá)到靜電平衡的時

3、間極短，達(dá)到靜電平衡的時間極短，10-9s越大越大垂直垂直外外5 2.尖端放電尖端放電 (1)空氣的電離：空氣中的少量帶空氣的電離：空氣中的少量帶電粒子在電粒子在 的作用下發(fā)生劇烈的作用下發(fā)生劇烈的運(yùn)動，使中性空氣分子中的正負(fù)的運(yùn)動，使中性空氣分子中的正負(fù)電荷電荷 ，這個現(xiàn)象叫做空氣的，這個現(xiàn)象叫做空氣的電離電離.強(qiáng)電場強(qiáng)電場分離分離6 (2)尖端放電：導(dǎo)體尖端的電荷密尖端放電：導(dǎo)體尖端的電荷密度度 ，附近的電場，附近的電場 ，使得空氣，使得空氣中的中性分子中的中性分子 ，而電離后那些所帶，而電離后那些所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷電性相反的粒電荷與導(dǎo)體尖端的電荷電性相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端

4、，與尖端子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷上的電荷 ，這個現(xiàn)象叫做尖端放，這個現(xiàn)象叫做尖端放電電. (3)尖端放電的應(yīng)用：避雷針尖端放電的應(yīng)用：避雷針.很大很大很強(qiáng)很強(qiáng)電離電離中和中和7 3.靜電屏蔽靜電屏蔽 （1）一個接地的空腔導(dǎo)體，腔外電一個接地的空腔導(dǎo)體，腔外電場對腔內(nèi)空間場對腔內(nèi)空間 影響，腔內(nèi)帶電影響，腔內(nèi)帶電體對腔外空間電場體對腔外空間電場 影響，這就是影響，這就是靜電屏蔽靜電屏蔽.（全屏蔽）（全屏蔽） （2）空腔導(dǎo)體未接地時，腔內(nèi)帶電空腔導(dǎo)體未接地時，腔內(nèi)帶電體對腔外空間將產(chǎn)生影響體對腔外空間將產(chǎn)生影響.（半屏蔽）（半屏蔽）不產(chǎn)生不產(chǎn)生不產(chǎn)生不產(chǎn)生8 說明：說明：在靜電屏蔽

5、現(xiàn)象中，空腔導(dǎo)體可在靜電屏蔽現(xiàn)象中，空腔導(dǎo)體可以使腔內(nèi)不受外電場影響，但并不是在以使腔內(nèi)不受外電場影響，但并不是在腔內(nèi)沒有外電場，而是空腔導(dǎo)體上產(chǎn)生腔內(nèi)沒有外電場，而是空腔導(dǎo)體上產(chǎn)生的的 的電場與外電場抵消，從的電場與外電場抵消，從而使外電場不對腔內(nèi)產(chǎn)生影響而使外電場不對腔內(nèi)產(chǎn)生影響. 4.靜電的應(yīng)用與防止實例靜電的應(yīng)用與防止實例 應(yīng)用：除塵、復(fù)印、噴涂應(yīng)用：除塵、復(fù)印、噴涂 防止：放電會引起火災(zāi)，故在油罐、紡防止：放電會引起火災(zāi)，故在油罐、紡織廠等處要有防范措施織廠等處要有防范措施.感應(yīng)電荷感應(yīng)電荷9 1.怎樣分析靜電平衡問題？怎樣分析靜電平衡問題？ 各種物質(zhì)的原子核對電子的束縛能力不各種物

6、質(zhì)的原子核對電子的束縛能力不同，因而物質(zhì)得失電子的本領(lǐng)也不同同，因而物質(zhì)得失電子的本領(lǐng)也不同.金金屬導(dǎo)體的外層電子容易丟失，其體內(nèi)存有屬導(dǎo)體的外層電子容易丟失，其體內(nèi)存有大量自由電子，所以金屬容易導(dǎo)電大量自由電子，所以金屬容易導(dǎo)電.絕緣絕緣體內(nèi)的電子受到原子核的束縛力大，其體體內(nèi)的電子受到原子核的束縛力大，其體內(nèi)沒有自由電子，所以它不容易導(dǎo)電，但內(nèi)沒有自由電子，所以它不容易導(dǎo)電，但是利用強(qiáng)電力作用、高溫等方法可以使一是利用強(qiáng)電力作用、高溫等方法可以使一部分電子擺脫原子核的束縛，成為自由電部分電子擺脫原子核的束縛，成為自由電子，于是絕緣體變成了導(dǎo)體子，于是絕緣體變成了導(dǎo)體.10 導(dǎo)體的特點是其體

7、內(nèi)存有大量自由電導(dǎo)體的特點是其體內(nèi)存有大量自由電子，它們在電場作用下可以移動，從而改子，它們在電場作用下可以移動，從而改變電荷分布；反過來，電荷分布的改變又變電荷分布；反過來，電荷分布的改變又會影響到電場分布會影響到電場分布 當(dāng)導(dǎo)體處在電場中時，其內(nèi)部的自由當(dāng)導(dǎo)體處在電場中時，其內(nèi)部的自由電荷在電場力的作用下將發(fā)生定向移動，電荷在電場力的作用下將發(fā)生定向移動，出現(xiàn)重新分布，導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量正負(fù)感出現(xiàn)重新分布，導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量正負(fù)感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷產(chǎn)生感應(yīng)電場，隨著正應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷產(chǎn)生感應(yīng)電場，隨著正負(fù)感應(yīng)電荷積累的增加，負(fù)感應(yīng)電荷積累的增加，11 感應(yīng)電場逐漸增強(qiáng)，最終將感應(yīng)電場逐漸增強(qiáng)，最

8、終將與原電場在導(dǎo)體內(nèi)部相互抵消，與原電場在導(dǎo)體內(nèi)部相互抵消，使導(dǎo)體內(nèi)部合場強(qiáng)為零，導(dǎo)體內(nèi)使導(dǎo)體內(nèi)部合場強(qiáng)為零，導(dǎo)體內(nèi)（包括表面）的自由電荷定向運(yùn)（包括表面）的自由電荷定向運(yùn)動停止（自由電荷的熱運(yùn)動還會動停止（自由電荷的熱運(yùn)動還會繼續(xù)進(jìn)行），電場分布不隨時間繼續(xù)進(jìn)行），電場分布不隨時間變化，從而達(dá)到靜電平衡狀態(tài)變化，從而達(dá)到靜電平衡狀態(tài).導(dǎo)體表面附近場強(qiáng)垂直于導(dǎo)體表導(dǎo)體表面附近場強(qiáng)垂直于導(dǎo)體表面面.12 導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)可以沒有外導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)可以沒有外電場電場.孤立帶電導(dǎo)體處在本身電荷產(chǎn)生的孤立帶電導(dǎo)體處在本身電荷產(chǎn)生的電場中而處于靜電平衡狀態(tài)電場中而處于靜電平衡狀態(tài). 善于利用電場

9、線分析問題，有正電善于利用電場線分析問題，有正電荷的地方是電場線的起始點，有負(fù)電荷荷的地方是電場線的起始點，有負(fù)電荷的地方是電場線的終止點，場強(qiáng)為零處的地方是電場線的終止點，場強(qiáng)為零處不會有電場線，順著電場線電勢降低不會有電場線，順著電場線電勢降低.13 1.靜電現(xiàn)象靜電現(xiàn)象 如圖所示，把原來不帶電的金屬球殼如圖所示，把原來不帶電的金屬球殼B的外殼表面接地，將一帶正電的小球的外殼表面接地，將一帶正電的小球A從小孔放入球殼內(nèi)，但不與從小孔放入球殼內(nèi)，但不與B發(fā)生接觸，發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后達(dá)到靜電平衡后( ) A.B的空腔內(nèi)電場強(qiáng)度為零的空腔內(nèi)電場強(qiáng)度為零 B.B不帶電不帶電 C.B的內(nèi)外表面

10、電勢相等的內(nèi)外表面電勢相等 D.B帶負(fù)電帶負(fù)電CD14 如圖所示，在水平放置的光滑金屬如圖所示，在水平放置的光滑金屬板中點正上方，有帶正電的點電荷板中點正上方，有帶正電的點電荷+Q，一表面絕緣帶正電的金屬小球一表面絕緣帶正電的金屬小球C(可視為質(zhì)可視為質(zhì)點，且不影響原電場點，且不影響原電場)，以初速度，以初速度v0自左向自左向右運(yùn)動，則在運(yùn)動過程中右運(yùn)動，則在運(yùn)動過程中( ) A.小球先減速后加速小球先減速后加速 B.小球做勻速直線運(yùn)動小球做勻速直線運(yùn)動 C.小球受到電場力的沖量為零小球受到電場力的沖量為零 D.電場力對小球做功為零電場力對小球做功為零BD15 如圖中，實心金屬球如圖中，實心金

11、屬球A半徑為半徑為R，帶電量為帶電量為Q，點電荷，點電荷B帶電量為帶電量為q，B與與A球的球心間的距離為球的球心間的距離為r，當(dāng)，當(dāng)B不存在而不存在而只有只有A存在且達(dá)到靜電平衡時，電荷存在且達(dá)到靜電平衡時，電荷Q在球心在球心O處的電場強(qiáng)度等于處的電場強(qiáng)度等于 ；當(dāng)點電；當(dāng)點電荷荷B也同時存在并達(dá)到靜電平衡時，球也同時存在并達(dá)到靜電平衡時，球心心O處的電場強(qiáng)度等處的電場強(qiáng)度等 于于 ，金屬球上的電，金屬球上的電 荷在球心荷在球心O處產(chǎn)生的場處產(chǎn)生的場 強(qiáng)的大小等于強(qiáng)的大小等于 .002qkr16 如圖所示，金屬球殼如圖所示，金屬球殼A外有一帶正電外有一帶正電的點電荷的點電荷B，當(dāng)閉合開關(guān)，當(dāng)閉

12、合開關(guān)S使球殼的使球殼的內(nèi)表面接地時（內(nèi)表面接地時（ ） A導(dǎo)線中有方向向下的電流導(dǎo)線中有方向向下的電流 B導(dǎo)線中沒有電流導(dǎo)線中沒有電流 C球殼的電勢開始變小球殼的電勢開始變小 D球殼上凈電荷將變成負(fù)的球殼上凈電荷將變成負(fù)的ACD17 5.電容器電容器 (1)基本結(jié)基本結(jié)構(gòu)：構(gòu)： . . (2)帶電特點：兩板電荷帶電特點：兩板電荷 ，分布在兩板的內(nèi)側(cè)分布在兩板的內(nèi)側(cè).一個極板所帶電量一個極板所帶電量的絕對值叫做電容器的電量的絕對值叫做電容器的電量. 由兩塊彼此絕緣，互相由兩塊彼此絕緣，互相靠近的導(dǎo)體組成靠近的導(dǎo)體組成等量異號等量異號18 (3)工作狀態(tài)：工作狀態(tài)： 和和 . 是使是使電容器帶電

13、的過程，電容器帶電的過程， 是使充電后的是使充電后的電容器失去電荷的過程電容器失去電荷的過程.充電時充電時I充充減小、減小、Q增大、增大、E增大、增大、U增大、電源電能轉(zhuǎn)化增大、電源電能轉(zhuǎn)化為電場能；放電時為電場能；放電時I放放增大、增大、Q減小、減小、U減減小、小、E減小，電場能轉(zhuǎn)化其他形式能減小，電場能轉(zhuǎn)化其他形式能.充電充電放電放電充電充電放電放電19 (4)板間電場：不考慮邊緣效應(yīng)，板間形板間電場：不考慮邊緣效應(yīng)，板間形 成成 電電 場，場場，場 強(qiáng)強(qiáng) 大大 小小 ，方，方 向向 . (5)擊穿電壓：也叫耐壓值，指它所能承擊穿電壓：也叫耐壓值，指它所能承受受 的的 最最 大電壓大電壓

14、；接交；接交 流時，交流時，交 流電的流電的 不能超過其擊穿電壓，擊穿電壓大于電不能超過其擊穿電壓，擊穿電壓大于電容器的額定電壓容器的額定電壓.勻強(qiáng)勻強(qiáng)E=U/d垂直板面，從正極板指向負(fù)極板垂直板面，從正極板指向負(fù)極板最大值最大值20 (6)常見電容器的分類與構(gòu)造常見電容器的分類與構(gòu)造 紙質(zhì)電容器紙質(zhì)電容器 電解電容器電解電容器 聚氯乙烯電容器聚氯乙烯電容器 可變：動片與定片可變：動片與定片固定固定21 6.電容電容表示電容器容納電荷本領(lǐng)的表示電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量物理量 (1)定義式：定義式：C= = . (2)單位：單位： ，1F= F= pF. (3)平行板電容器的電容的決定式：平行

15、板電容器的電容的決定式：C= . (4)電容器的電容由其本身的性質(zhì)決定電容器的電容由其本身的性質(zhì)決定（導(dǎo)體大小、形狀、相對位置及電介質(zhì)）（導(dǎo)體大小、形狀、相對位置及電介質(zhì)）決定，與電容器電荷量，電勢差決定，與電容器電荷量，電勢差 .QUQU法拉法拉(F)1061012S/4kd無關(guān)無關(guān)22 （5）電容的連接：電容的連接： （6）電容器兩種典型問題的討論：電容器兩種典型問題的討論： 保持兩極板與電源連接，則電容器兩保持兩極板與電源連接，則電容器兩極板間的電壓不變（等于電源電動勢）：極板間的電壓不變（等于電源電動勢）：Q=CUC，而，而 充電后斷開電源，則帶電荷量充電后斷開電源，則帶電荷量Q不變：

16、不變：14SSUCEkdddd，1,.SdCUEdSS23 2.怎樣分析電容器的動態(tài)變化？怎樣分析電容器的動態(tài)變化？ (1)先分清是先分清是Q與與U中的哪個量恒定不中的哪個量恒定不變：一直與電源連接時變：一直與電源連接時U不變，充電不變，充電后與電源斷開時后與電源斷開時Q不變不變. (2)用決定式用決定式C=S/4kd判斷電容判斷電容C的的變化變化.24 (3)由定義式由定義式 判斷判斷Q與與U中發(fā)生變中發(fā)生變化的量的變化化的量的變化. (4)由由 (U不變時不變時)或或 (Q不不變時變時)分析場強(qiáng)的變化分析場強(qiáng)的變化.其中因為其中因為 所以所以QCUUEdQES4UQkQEdCdS，.QES

17、25 3.怎樣求平行板電容器中電荷在某點的電怎樣求平行板電容器中電荷在某點的電勢和電勢能？勢和電勢能？ 選定某一極板為零電勢，用選定某一極板為零電勢，用=Ed計計算電場中某點的電勢及判斷其變化，其中算電場中某點的電勢及判斷其變化，其中d為該點到零電勢極板的垂直距離，當(dāng)該為該點到零電勢極板的垂直距離，當(dāng)該點垂直指向零電勢極板的方向與電場方向點垂直指向零電勢極板的方向與電場方向相同時取相同時取“+”，反之取，反之取“-”. 由由Ep=q，進(jìn)一步判斷電荷，進(jìn)一步判斷電荷q在電場中在電場中該點的電勢能該點的電勢能Ep的變化，此時要注意的變化，此時要注意Ep、q和和都有正負(fù)之分都有正負(fù)之分.26 4.電

18、容式傳感器的原理是怎樣的？電容式傳感器的原理是怎樣的？ 電容器的電容電容器的電容C決定于極板正對面積決定于極板正對面積S，極板間距離極板間距離d以及極板間的介質(zhì)這幾個以及極板間的介質(zhì)這幾個因素，如果某一物理量因素，如果某一物理量(如角度如角度、位移、位移x、深度、深度h)的變化能引起電容的變化，的變化能引起電容的變化，那么，通過測定電容器的電容就可以確那么，通過測定電容器的電容就可以確定上述物理量的變化，這一種用途的電定上述物理量的變化，這一種用途的電容器稱為電容式傳感器容器稱為電容式傳感器.27 2.平行板電容器的動態(tài)分析平行板電容器的動態(tài)分析 圖圖(a)是某同學(xué)設(shè)計的電容式速度傳感是某同學(xué)設(shè)計的電容式速度傳感器原理圖，其中上板為固定極板，下板為器原理圖，其中上板為固定極板，下板為待測物體