正文 第一章 靜電場(三)(2 / 3)

三、尖端放電

電荷在導體表麵的分布,決定於導體的形狀。在帶電的弧立導體表麵平直的地方,電荷密度較小,附近的電場較弱;在導體表麵彎曲得厲害的地方,電荷比較密集,附近的電場比較強;在導體的尖端處,.電荷密度最大,周圍的電場也最強,如圖1,8所示。由於空氣中存在少量自由電子,這些自由電子在尖端附近受電場力作用要加速運動,當電場足夠強時,高速運動的電子具有很大的動能,能在碰撞空氣分子時把其中的電子打出來,造成空氣遊離,並發出“噝噝”聲,在晚間能看到藍色微光,稱為“電暈”,這種現象稱為尖端放電。

避雷針就是利用尖端放電來吸引雷電而保護建築物和電氣設備的。雷雲積聚了大量電荷,當雷雲接近地麵時,與大地之間產生較強的電場,避雷針尖端因靜電感應而出現很多異性電荷,使尖端附近電場畸變,空氣遊離,引起雷雲先導放電向針尖發展,導致雷雲與避雷針之間的空氣擊穿,將雷電引入大地,從而使被物免遭雷擊。

學習指導

一、本章主要概念

1.電荷和電荷量。

2.電場和電場力。

3.電場強度和電力線。

4.靜電感應及其應用。

二、各節自學指導

1.1物質的電結構

要了解物質的電結構,知道有兩種電荷——正電荷和負電荷。電荷可以分離(但不能製造),原子失去電子變成正離子,獲得電子變成負離子。正、負電荷可以扣和。帶電體所帶的電荷量稱電荷量,其國際單位是庫侖(C)。電荷的移動是物質的導電生的原因,根據導電性,物質可分為導體、絕緣體和半導體。聯係工作實際,能列舉常見的各種導電和絕緣材料。

1.2庫侖定律

庫侖定律是由實驗總結出來的客觀規律,它解決了兩個點電荷之間中用力的大小問題。作用力的方向由“同種電荷相排斥、異種電荷相吸引”來確定。

庫侖定律公式中的電荷量一律取絕對值,比例常數K的數值為9×109,單位較複雜,不必死記硬背,需要時可由庫侖定律的公式推知。即由K=百FF瓦2,就可得其單位為Nm2/C2。

庫侖定律隻適用於靜止的點電荷,所謂點電荷並不一定指形體很小的帶電體,隻需兩個帶電體之間的距離遠大於帶電體本身的尺寸,就可視為點電荷。點電荷是帶電體的一種理想化的模型,猶如力學中的質點。本節所述庫侖定律適用於真空。

1.3電場和電場強度

一般的物質,有一定的形體,如金屬、石頭、木材、紙張、水等,它們看得見,摸得著,即使是空氣,也可以根據它的流動(風)而感覺到它的存在。場則比較抽象,磁體周圍有磁場,地球周圍有重力場,它們看不見、摸不著,但通過鐵塊被吸引,磁針轉動及載流導

體受到力而知道有磁場存在,通過物體的下落而知道重力場的存在。

在靜止電荷的周圍存在著靜電場,靜電場的特性是對處在其中的其它靜止電荷具有靜電力(電場力)。利用一個檢驗電荷(或試驗電荷)受到靜電力可以翹道靜電場的存在。電荷之間的相互作用力就是通過電荷周圍的電場相互作用而實現的。現代科學研究表明,電場具有物質的某些屬性——質量、能量和動量,因而電場是一種特殊形態的物質。