地球表面的大气中存在垂直地面向下的匀强电场,称为大气电场。在开阔的旷野上,天气晴好时大气电场的场强大小约为100V/m,雷电天气时甚至可以达到2×104 V/m。科学家设计了测量大气电场的仪器,其原理如图所示。一块长方形金属平板M平行地面放置,板长L=1.0m,宽D=0.5m,金属板通过灵敏电流表与大地连接,如图(a)所示。由于大气电场E的存在,金属板M上感应出均匀分布的负电荷,单位面积电荷量为,其中静电力常量
。
另一块形状相同的接地金属板N可以左右平移,N板平移到M板正上方时,M板被完全屏蔽,其上的电荷全部流入大地。当M板的部分面积被屏蔽时,被屏蔽部分所带的电荷将流入大地, 如图(b)所示。灵敏电流表测得从M板流到大地的电流即可算出大气电场的场强大小。
(1)若大气电场的场强为100V/m时,求距地面2.0m高处的电势(取地面电势为零);
(2)若N板匀速向左平移,速度大小v=1.0m/s,N板屏蔽M板过程中灵敏电流表读数为1.0×10-8A,求此时大气电场的场强大小;
(3)试分析人在大气电场中为什么不会触电。