第六章 静电的力学效应VIP免费

第六章静电的力学现象6.1静电力的种类6.2静电力的力学现象6.3静电流体力学现象在静电所引起的种种现象中，力学现象是非常重要的。涉及到的多种多样的静电应用技术，之所以成为可能，是和其力现象所分不开的。但与其相反，静电的力学现象所带来的各种障碍、灾害也是很多的。6.1静电力的种类静电力的一个最大的特征就是不需要借助于其它物体而直接对相隔一定距离的物体进行作用，所以利用静电力在常温常压下是当然的，即使在真空、高温高压和低温中也是以非接触的形式，对带电物体的运动进行控制。但是，静电力也绝非是万能的，是有一定的适用范围的。1、电荷和外部电场的作用力-库仑力EqFrrqErrrrr22014==επε2、电荷和自身电场的作用力-镜像力静电力还可以由带电物体的电荷q与其自身的电场相互作用而产生。当电荷q周围有导体存在时，在q的电场作用下将在导体表面上产生感应电荷，从q发出的电力线一部分终止于这些感应电荷上。在电荷和导体之间存在一种类似库仑力的静电作用力，这个力如图所示平面导体。可以用镜像电荷-q代替导体面上的感应电荷，然后作为q和-q之间的库仑力来求得。把自己的电场所产生的静电力，故称镜像力。—3、极化力I-取向力在电场作用下，电场中的导体、电介质被极化产生极化电荷，将产生种种极化力，对原来不带电的物体也将产生力的作用。如图所示，由于极化电荷与电场的互相作用，使物体按照电场方向被取向而发生转动。这个力是由极化电荷和电场的相互作用而产生的，电场无论是均匀还是非均匀电场，都将产生力的作用。但，只是在均匀电场中才产生转动的力而使物体按电场方向取向，这样的极化力叫做取向力。当取向结束时，即电场的能量达到最小时形成平衡状态，此时作用力为零。-+E+--+4、极化力II-梯度力作为极化力的另一种形式是非均匀电场的情况，如图所示：极化电荷和非均匀电场相互作用使物体受向着电场强的地方被吸引的力，这个力是由电场强度本身存在梯度分布所产生的，故称为梯度力。+++εmεr物体的左右所产生的极化电荷，电场强度不同，对物体产生向左的力。如果在受外部电场的作用物体的极化为α（C/m2），则梯度力可表示为2)2(egradEVFα=其中，V为物体的体积，Ee为物体所在处的外部电场强度。对于相对介电常数为εr的球形物体，上式为203222emrrgradErFεεεεπ+−=力和电场的方向无关，与交流和直流电场无关，而受向着Ee2大的方向作用，力与电场平方的梯度及球的体积成比例。如图所示，纤维a受取向力作用，沿电力线方向取向的同时，受梯度力的作用，向电场强的A区域移动。球b则受梯度力的作用，向着A区域的方向被吸引。在这种情况下，极化在电场方向上产生，但产生的正负极化电荷所受的库仑作用力在横向上不平衡，故使物体受到与电场方向垂直方向上的，向着电场强的方向的作用力。+-a-+b-+A当物体的电偶极矩矢量为P时，一般梯度力可表示为下式，且梯度力远小于库仑力。eEPFrrr)(∇•=5、极化力III-珠链形成力及其它作为极化力的另一种形式是被极化了的物体之间的相互作用使其形成珠链的形式，故称为珠链形成力，如图所示。-+-+-+-+-+E对于导体粒子珠链状态形成以后，则在库仑力的作用下将重新分开。而对于电介质物体则在极化电荷的相互引力作用下，将保持着所形成的珠链状态。设某点的电场强度为E，空间电荷密度为ρ，则在这一点上单位体积所受的库仑力为Efrrρ=6.2静电力的力学现象静电力学现象，分为物体的附着、凝集等的静力学现象，和物体的分离、塗着、捕集等的动力学现象。1、静力学现象静力学现象是较轻物体（如粉体、纤维等）由种种静电力所产生的静电附着、静电凝聚、静电排斥等。静电力产生原因有物体自身结构所产生的带电、外部电场的极化电荷、其它物体的带电、物体的相互接触或静电感应的带电等种种形式。（1）由库仑力所产生的附着及凝聚带电的物体由库仑力作用，对其周围极性相反的轻小带电物体进行吸引作用。如图所示ABCD粉体粒子A最初在接地导体C上，由静电感应作用使A获得负电荷而被吸向B并附着在B上。但随着时间的增长，A的电荷将失去，则在重力作用下落下。当A的电阻率很低时，在电荷失去后而保持附着状态的瞬间，由静...