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课件编号10186318
2020-2021学年高三物理竞赛第18章静电场中的导体和电介质课件(共39张PPT)
日期:2024-05-02
科目:物理
类型:高中课件
查看:21次
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来源:二一课件通
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2020-2021
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导体
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39张
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课件
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电介质
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) 十八、静电场中的导体和电介质 1、导体的静电平衡状态 + + + + + - - - - - 结果: (1)导体内 (2) (3) 定义:称这种静电场中导体内部和表面 都没有电荷定向移动的状态为导 体的静电平衡状态。 产生的条件: 导出的重要结论: 处于静电平衡的导体是等势体, 其表面是等势面。 一、静电场中的导体 2、静电平衡的导体上的电荷的分布 规律: (1)其内部各处净电荷为零,电荷只能分布在表面 (2)其表面上各处的面电荷密度与当地表面紧邻处的电 场强度的大小成正比 (3)孤立的导体处于静电平衡时,其表面各处的面电荷 密度与各处表面曲率有关,曲率越大的地方,面电荷密 度也越大。 (1)、尖端放电 3、应用 应用:避雷针、电打火 避免:输电线表面光滑 接静电 起电机 产生过程: 由于尖端面电荷密度很大,所以它周围电场很强,空气中 散存的带电粒子,在这强电场作用下运动获得足够大能量, 所以和空气分子碰撞时,能使空气分子离解成电子和离子, 这些电子和离子与空气分子又相碰,又产生新的带电粒子 这样就产生大量带电粒子,与尖端上电荷异号的带电粒子 受尖端电荷的吸引,飞向尖端,使尖端上电荷被中和掉; 与尖端电荷同号的带电粒子受到排斥从尖端附近飞开,看 起来,似乎尖端上的电荷被“发射”出来一样,所以称为尖 端放电。 (2)、静电屏蔽 1)空心导体的空腔内不受外界电场的影响 2)放在接地的空心导体空腔内的带电体对外界也不 产生影响 + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - + - 结论:一个接地的金属 壳(网)既可防止壳外 来的静电干扰,又可防 止壳内的静电干忧壳外 。 实际中大量应用: 1)测试用的屏蔽室 2)无线电电路中的屏蔽罩、屏蔽线、高压 带电作业中的均压服。 3)变压器中的屏蔽层。 初级 次级 例1:不带电的金属球外有一带电量为+q的点电荷, 求(1)球上感应净电荷 (2)感应电荷在O点产生的场强 (3)感应电荷在P点产生的场强 (4)感应电荷在P点产生的电势 +q x P O R l r 解(1)由于金属球原来不带电,所以产生的感应电荷之 和(即净电荷)为零 (2)O点的场强 又由于金属球处于静电平衡: 而点电荷在O点的场强: 所以 (3)同上,在P点感应电荷产生的场强: (4)由于金属球处于静电平衡,因此是等势体,有 而 又是感应电荷和球外点电荷在O点电势的叠加。 分析可知,感应的正负电荷电量相等,且各感应电荷距 球心距离相等,又因电势是标量,所以感应电荷在O点 的电势为零,即: 例2:有一大金属板,面积为S,带电量为Q,在其附 近放第二块金属板,不带电。求: (1)静电平衡时,金属板上电荷分布及空间中电场的分 布 (2)如把第二块板接地,情况又如何(忽略边缘效应) Q I II III P 解(1)静电平衡时导体内无净电荷,所以电荷只能分布 在两金属表面;又因不考虑边缘效应,电荷可视为均匀 分布。设4个表面面电荷密度为: 由电荷守恒定律,有 ……(1) ……(2) Q I II III P 由于电场与板面垂直,且板内场强为零,所以取如图高斯 面,通过此面的电通量为零,有 在板内任选一点P,其场强是四个面的场强的叠加,有 又 ……(3) ……(4) 联立四式得: 由于静电平衡时表面面电荷密度与表面附近场强大小成 正比,即 所以三区域的场强分别为: 此时P点场强 (2)第二块板接地,则板右表面电荷消失,有 电荷守恒,仍有 同样做高斯面运用高斯定理得 即 同理可求出场强分布: Q I II III P 例3:一金属球A,半径为 , 其外套一同心金属球 壳B,其内外半径分别为 和 ,二者带电后电势分别 为 和 。求此系统的电荷及电场分布;如用导线将二 者连接,情 ... ...
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