静电平衡与静电屏蔽的关系

基础必备

一、静电平衡状态下导体的电场

1.如图所示,把一个不带电的金属导体ABCD放到场强为E0的电场中,导体内的自由电子受到库仑力的作用,将向着与电场相反的方向定向移动.这样,在导体的AB面上将出现 电荷,在CD面上将出现正电荷.这就是 .

10、静电平衡与静电屏蔽

2.导体两面出现的正负电荷在导体内部产生与E0方向相反的电场E′,当这两个电场叠加使导体内部各点的 等于0时,导体内的自由电子不再发生 ,导体达到了静电平衡状态.

二、静电平衡状态导体的特点

1.处于静电平衡状态的导体,其外部表面附近任何一点的

场强方向必定与这点的 .整个导体是个 .它的表面是个 .

2.静电平衡时,导体上的电荷分布有以下两个特点:

(1)导体内部没有电荷,电荷只分布在导体的 .

(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) ,凹陷的位置几乎没有电荷.

三、尖端放电 静电屏蔽

1.所带电荷与导体尖端的电荷符号 的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷 ,这相当于导体从尖端 去电荷.这个现象叫做 .

2.金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响,壳(网)内电场强度保持为 ,外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响,金属壳(网)的这种作用叫做 .

考点分析

题型一: 静电屏蔽与保护

识别标志: 静电屏蔽与保护、金属箔

心法口诀:静电屏蔽与保护,静电平衡是本质。保护套住最简单,屏蔽接地最方便。

分析和应用:

静电屏蔽和保护本质相同,都是应用感应起电达到静电平衡!要想保护某一个东西不受到外界电(磁)场干扰,最简单的就是把它套在金属内部。要想屏蔽掉某些(电)场源的电场影响,最简单的就是把源头用金属套住再接地!这样就可以让处于内部的物体始终处于电场平衡状态!

做题套路:静电屏蔽与保护!

研究问题

金属主体

是否接地?

内部外部?

已知信息

屏蔽

保护

例题精讲:

1、如图所示,原来不带电的金属球壳内壁接地,将一带正电的小球放入其中,但不与球壳接触,则

10、静电平衡与静电屏蔽

A.球壳内壁带负电 B.球壳外壁带正电

C.球壳外壁不带电 D.若将接地线去掉再移出正电荷,壳外壁带负电

2、将悬挂在细线上的带正电的小球 放在不带电的金属空心球 内(不与球接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球 向 靠近,如图所示,于是有

10、静电平衡与静电屏蔽

A. 向左偏离竖直方向, 向右偏离竖直方向

B. 的位置不变, 向右偏离竖直方向

C. 向左偏离竖直方向, 的位置不变

D. 和 的位置都不变

练习:

1.滚筒式静电分选器由料斗 、导板 、导体滚筒 、刮板 、料槽 、 和放电针 等部件组成。 与 分别接于直流高压电源的正、负极,并令 接地。如图所示,电源电压很高,足以使放电针 附近的空气发生电离,而产生大量的离子。现有导电性能不同的两种物质粉粒 、 的混合物从料斗 下落,沿导板 到达转动的滚筒 上,粉粒 具有良好的导电性,粉粒 具有良好的绝缘性。下列说法正确的是

10、静电平衡与静电屏蔽

A.粉粒 落入料槽 粉粒 落入料槽

B.粉粒 落入料槽 粉粒 落入料槽

C.若滚筒 不接地而放电针 接地,从工作原理上看,这是允许的

D.若滚筒 不接地而放电针 接地,从工业实用角度看,这也是允许的

2.如图所示,在真空中把一绝缘导体 向带负电的小球 缓慢地靠近(不接触,且未发生放电现象)时,下列说法正确的是

10、静电平衡与静电屏蔽

A. 端的感应电荷越来越多

B.导体内部场强越来越大

C.导体上 两端感应出的电荷量的绝对值相等

D.导体的感应电荷在 点产生的场强大于 点产生的场强

3.在绝缘板上方有一个不带电的金箔验电器和一个带正电荷的空腔导体,下列实验方法中能使验电器薄片张开的是

10、静电平衡与静电屏蔽

A.用取电棒(带绝缘柄的导体棒)先跟的内壁接触一下后再跟接触

B.用取电棒先跟的外壁接触一下后再跟接触

C.用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连,再把取电棒与的内壁接触

D.使验电器靠近

4.如图所示,接地的金属板右侧有固定的点电荷 , 点是金属板右侧表面上的两点,其中 到 的距离较小.下列说法中正确的是

10、静电平衡与静电屏蔽

A.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面带正电

B.由于静电感应,金属板右侧表面带负电,左侧表面不带电

C.整个导体,包括表面上的 点,是一个等势体,且电势等于

D. 两点的电场强度不为 ,且 两点的场强方向相同,但 点的场强比 点的场强要强(大)一些。

5.如图所示,把原来不带电的金属球壳 的外表面接地,将一带正电的小球 从小孔放入球壳内,但不与 发生接触,达到静电平衡后,则

10、静电平衡与静电屏蔽

A. 带正电

B. 不带电

C. 的内外表面电势相等

D. 带负电

6.如图所示,金属球壳 带有正电,其上方有一小孔 ,静电计 的金属球 用导线与金属小球 相连,以下操作所发生的现象正确的是

10、静电平衡与静电屏蔽

A.将 移近 ,但不与 接触, 会张开一定角度

B.将 与 外表面接触后移开 , 会张开一定角度

C.将 与 内表面接触时, 不会张开角度

D.将 从导线上解下,然后用绝缘细绳吊着从 中小孔置入 内,并与其内壁接触,再提出空腔,与 接触, 会张开一定角度

7.图为静电除尘器除尘机理的示意图.尘埃在电场中通过某种机制带电,在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积,以达到除尘目的.下列表述正确的是

10、静电平衡与静电屏蔽

A.到达集尘极的尘埃带正电荷

B.电场方向由集尘极指向放电极

C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同

D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大

8.如图甲、乙所示为科技馆里一个趣味体验项目的照片和简化图,核心装置为一个金属球,在干燥的空气里,体验者双脚站在绝缘凳上,手(图中为右手)按在金属球上,并与周围其他物体保持远离.一条特殊传送带(图中未画出)给金属球不断地输送电荷,过一段时间后,体验者的头发便会四处散开,甚至倒立,十分有趣,如图所示,在此状态下,下列分析正确的是

10、静电平衡与静电屏蔽10、静电平衡与静电屏蔽

A.若用左手去摸金属球,会被电击

B.若用左手与旁边的观众握手,会被电击

C.若将右手离开金属球,则头发会立刻恢复常态

D.若将右手离开金属球而且走下绝缘凳,头发会立刻恢复常态

9.关于静电平衡状态,下列表述中正确的是

A.只有静电感应的导体才有静电平衡状态

B.绝缘体也有静电平衡状态

C.不论导体是否带有电荷,只要电荷不再定向移动,这种状态就是静电平衡状态

D.导体达到静电平衡状态时内部场强为

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