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什么是静态的?

浏览数量:29     作者:本站编辑     发布时间: 2017-09-07      来源:本站

静态如何产生


当两个由不同电中性材料制成的物体接触然后分开时会产生静电。

1)对象A和B之间的接触

电中性物体A和B(带有相等数量的正电荷和负电荷)

2)费用转帐

当金属彼此接触时,电子从功函数较小的电子移动到功函数较大的电子。换句话说,功函数较小的金属将带正电,而功函数较大的金属将带负电。

3)对象A和B之间的分离

对象A带负电,对象B带正电。

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图1.由于接触充电而产生的静电

当两个对象接触然后分开时会生成静态的。这两个对象的组合可以是固体和固体,固体和液体或液体和液体。图2显示了示例。

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图2.静态生成示例

上述所有现象都涉及两个物体之间的接触及其分离。

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图3.充电示例

摩擦电序列中两个对象之间的摩擦会导致序列中较高位置的对象带正电,而下方位置的对象带负电。相距较近的物体(B)和相距较近的物体(A)彼此相距遥远(C)的物体之间的摩擦也产生了大量的静电。还应注意,摩擦电系列包括导体,并且导体之间的摩擦在绝缘时也会产生静电。结果,导体将被充电。

充电时


当物体被静电充电时,在充电的物体周围会产生电场,如图4所示。

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图4.带电物体周围产生的电场

电场是电荷在其中感应其力(库仑力)起作用的空间。不会随时间或空间变化的电场称为静电场。通过某个点的单位面积的电力线的数量(线的密度)表示电场的强度,而在该点上的电力线的切线方向表示电场的方向。电力线还具有以下特征。

  1. 从正电荷开始,到负电荷结束

  2. 线不相交

  3. 不分支

  4. 电力线密集时电场强

  5. 当电力线平行时电场是均匀的

  6. 垂直从导体表面出来(进入)

图5示出了在两个带电物体之间形成的电力线的示例。

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(a)具有不同电极性的物体之间的电力线

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(b)具有相同极性的物体之间的电力线

图5.两个带电物体之间形成的电力线

力线是用于可视化电场的虚拟线。它们的使用显示了两个带电物体之间形成的电场状态,因此很容易描绘出静态状态,而这种状态实际上是不可见的。例如,图6显示了带有不同电荷量的两个对象之间的电力线。图中示出了适用于被充电物A的电荷量Q1小于被充电物B的电荷量Q2的情况的电力线。由于两个被充电物的大小相同,所以数量带电物体A的单位面积的电力线的线径小于带电物体B的单位面积的线的线,电场E2比E1强。

E1:导体表面的电场强度

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电力线密度:低à电场弱


带电导电球A

E2:导体表面的电场强度

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电力线密度:高à电场强


带电导电球B


图6.来自两个带不同电荷量的带电导体的电力线

什么是静电力(库仑力)?


静电力(库仑力)是静电现象的来源。如图7所示,两个带电对象之间的力的方向根据对象是具有不同的极性还是相同的极性而有所不同。静电力在极性不同时是吸引力(a),在两个物体具有相同极性时是排斥力(b)。

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(a)具有不同电极性的物体之间的力

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(b)具有相同极性的物体之间的力


图7.两个带电物体之间的静电力

如公式(1)所示,静电力(库仑力)的强度与两个带电物体的电荷量的乘积成比例,并且与两个物体之间的距离的平方成反比。

FQ1 ・Q2 /r2···········(1)

静电感应也是由静电力引起的
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图8.静电力引起的静电感应

静电放电也是由静电力(库仑力)引起的

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图9.静电力引起的静电放电的产生

带电物体周围的电场使其中的负离子(电子)被静电力(库仑力)加速,从而具有动能(wv)。当这些负离子撞击电场中的气体分子时,以下公式成立,

气体分子的电离能<负离子的动能(wv)(2)

电子从气体分子中溅射出来,从而产生负离子和正离子。如果由此产生的负离子受到静电力的作用,则气体分子被电离,并且负离子在电场中以其动能满足上式(2)表示的条件被加速。重复该过程导致产生静电放电。

导体的电荷分布也会受到静电力(库仑力)的影响


1)提供给电中性导体的电荷分布在导体表面上。换句话说,给定的电荷在导体内部不存在。
假定给导体四个负电荷,从而使它们带负电,如图10所示。如果在导体(a)内部提供了四个电荷,则静电力(排斥力)将在其中起作用,从而迫使它们分布在导体表面上。

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2)如上一节所述,赋予电中性导体的电荷分布在导体的表面上。这些电荷以表面将是等电位的方式分布。换句话说,给定的电荷将不存在于导体内部。导体上的电荷的分布方式应使表面等电位。

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如果导体表面具有电势分布(a),则沿该表面会产生电势梯度(电场Ex)。 Ex使导体表面上的电荷沿着该表面移动到具有低电势的零件,从而提高了零件的电势。电荷的这种移动一直持续到表面变为等电位为止。
结果,从导体表面出来(进入)的电场垂直于表面(b)。

(b)以使导体表面等电位的方式分布的电荷electric_learn15.gif



(b)以使导体表面等电位的方式分布的电荷

图11.电荷以使表面等电位的方式分布在导体表面上。

静电引起的问题示例

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