使物体带电,除了可以通过接触起电和摩擦起电,还有一种方法,叫做感应起电。
将一个带电的物体靠近一个不带电的验电器,物体还没有接触金属球,金属箔就已经张开了。这说明金属箔带电了。
由此可见,导体在靠近带电体时,导体会带电,这种现象就是静电感应现象。
当带电体靠近导体时,导体中的自由电子受到静电力的作用而定向移动。 如果带电体带的是正电,那么自由电子向近带电体的一端移动,靠近带电体的一端带显示出带负电,远离带电体的一端带显示出带正电。
如果带电体带的是负电,那么自由电子向远离带电体的一端移动,靠近带电体的一端带显示出带正电,远离带电体的一端带显示出带负电。也就是说:在静电感应中,导体上靠近带电体的一端显示和带电体相异的电荷,导体上远离带电体的一端显示和带电体相同的电荷。
需要注意的是,静电感应现象中发生的只是导体中自由电荷的分布发生了改变,导体中的电荷总量并不改变,这就是电荷守恒定律。
导体在电场中要发生静电感应现象,静电感应的最后结局是静电平衡,当导体在电场中达到静电平衡后,具有四个特点:
(1)处于静电平衡状态的导体,内部的场强必定处处为零。
(2)处于静电平衡状态的导体如果带有电荷,净电荷分布于导体的外表面,导体内部没有净电荷。
所谓"净电荷"并不是指"静电荷"。我们知道金属导体中有大量的自由电子,它们带有负电荷,还有很多失去外层电子的正离子,它们带有正电荷。
这些都可以叫"静电荷"但是当导体不带电时,导体的正负电荷数是相等的。 我们说导体不带有"净电荷",当我们用某种方式使导体的自由电子数减少,这时导体就具有了多余的正电荷,我们就说导体带有正的"净电荷"。
反之就说导体带有负的"净电荷"。可见所谓"净电荷"是指导体的正负电荷之差。
(3)处于静电平衡状态的导体是个等势体,导体表面是个等势面。 (如果导体内部有空腔,而空腔内没有引入其它电荷,则导体内部的空腔内也是一个等势体,并且空腔内电势与导体内电势相同)。
(4)处于平衡状态的导体,表面的电力线垂直于导体表面。
综上所述,静电感应现象是指导体在靠近带电体时会带电的现象。在静电感应中,导体上靠近带电体的一端显示和带电体相异的电荷,导体上远离带电体的一端显示和带电体相同的电荷。
静电感应的最后结局是静电平衡。
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静电感应
【演示】如图所示,把带正电荷的C球移近彼此接触的导体A和B,可以看到A、B上的金属箔片都张开,这表明A、B都带上了电荷.如果先把C移走,A和B上的金属箔片就会闭合.如果先把A和B分开,再移走C,可以看到A、B上的金属箔片仍张开,接着让A和B接触,它们的金属箔片都闭合,这证明A和B分开后所带的是异种等量的电荷,重新接触后等量异种电荷发生中和。
(1)静电感应:把电荷移近不带电的导体,可以使导体带电的现象,叫做静电感应.
(2)感应起电:利用静电感应使物体带电,叫做感应起电.
(3)静电感应的原因:把带电球C移近金属导体A和B时,导体上的自由电子被吸引过来,因此导体A和B带上了等量的异种电荷.感应起电没有创造电荷,而是使物体中的正负电荷分开,将电荷从物体的一部分转移到另一部分.
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