对于静电平衡和静电屏蔽问题,很多同学感到很困惑,本文试图以最简单的方式来理解,达到浅显易懂的目的。
基本依据:
①库仑力
电荷之间的作用力是“同性相斥,异性相吸”
结论:“近异远同,吸到最近,斥到最远”
②势能最低原理
人往高处走,水往低处流,自由电荷在静电力作用下总是向电势能低的方向定向移动。
正电荷往低电势方向,负电荷往高电势方向。
一:静电感应
①不接地
金属导体内有自由电子,在C的吸引下,电子聚集在A端,电子离开B端,B端带正点,A端带负电,近异远同,吸到最近,斥到最远。
【问题】如取地球为零电势,则这个导体的电势为正还是负?
☞如用导线将导线与地球相连,导体上的正电荷(等效)将移向地球,则导体电势高于地球电势所以导体接地前电势为正值.
②接地
如果B端接地,如图所示,
B端接地,那么最远端就是大地,根据“近异远同,吸到最近,斥到最远”电子被吸到最近端,无路可走了,除非强电场,将会被吸引出导体表面,电子被斥到最远端——即大地,而不是停在B端,因在B端还有路可走,因此A端带负电,B端不带电,大地带正电(大地是超大电容器,对大地不影响),近异远同,吸到最近,斥到最远。
【问题】如导体接地后,静电平衡时,其A端仍带负电荷,此时导体电势多高?
☞此时导体与地球等电势,为零。
【问题】当导体与地球等电势后,其它条件不变,去掉地线,导体电势将如何?
☞去掉地线,自由电荷没有移动,电势不变仍为零。
例题: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(ACD)
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去正电荷,球壳外壁带负电
☞接地了,最远端在大地,吸到最近,斥到最远,内壁带负电,外壁不带电。
若将接地线去掉再移去正电荷,没有了外加强制力,球壳上的负电荷相互排斥,斥到最远的外壁上。
例题:如图所示,