2025年高中物理新教材同步 必修第三册 第9章　4　静电的防止与利用.pdf

4静电的防止与利用

[学习目标]1.知道什么是静电平衡，能掌握静电平衡状态下导体的特点(难点)。2.知道导体

上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因(重点)。3.了解静电除尘、静电喷

漆、静电复印的工作原理。

一、静电平衡

如图所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端

出现等量异种电荷。请思考下列问题：

(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？

(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？

答案(1)自由电子受外加电场的静电力作用而定向移动，向着与电场相反的方向定向移动。

(2)不能。感应电荷产生的电场与外加电场方向相反，阻碍电子的定向移动，当这两个电场的

电场强度大小相等时，电子的定向移动终止。

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E和感应电荷产生的

0

电场E′的关系为E＝－E′。

0

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。

(1)处于静电平衡状态下的导体表面和内部的合电场强度均为零。(×)

(2)静电平衡时，导体内部不再有电荷的定向移动。(√)

(3)一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，不具有静电平衡的特

点。(×)

例1(多选)(2023·河北省邢台市第二中学高二期中)如图所示，长为l的金属棒原来不带电，

现将一个带负电的点电荷(电荷量的绝对值为q)放在金属棒的中心轴线上距离棒的左端R处。

当金属棒达到静电平衡后，已知O点为金属棒的中点，静电力常量为k，以下说法正确的是

()

A．棒上感应电荷在O点处产生的电场强度为零

B．棒上O点处的电场强度为零

q

C．负点电荷在O点处产生的电场强度大小为kl，方向沿Oq连线且指向q

R＋2

2

q

D．棒上感应电荷在棒的中点O处产生的电场强度大小为kl，方向沿Oq连线且指向q

R＋2

2

答案BC

解析金属棒达到静电平衡时，内部电场强度处处为零，由于负点电荷q在棒中心O处产生

的电场方向沿Oq连线且指向q，所以棒上感应电荷在棒中心O处产生的电场方向沿Oq连线

q

且指向O，大小与负点电荷q在O点产生的电场强度相等，则有E＝kl，故A、D错

R＋2

2

误，B、C正确。

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的大小和方向。

外

(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E＝0。

合