第4節(jié)

靜電的防止

與利用第九章

人教版

高中物理必修三靜電平衡01導(dǎo)體上電荷的分布02尖端放電03靜電屏蔽04靜電吸附05新課導(dǎo)入

自然界到處都有靜電。生活中的穿衣、脫衣、運(yùn)動(dòng)等過程都可能產(chǎn)生靜電。在加油站給車加油前，為什么要觸摸一下靜電釋放器？靜電有其有利的一面，也有有害的一面。為做好靜電的防止和利用，我們需要先學(xué)習(xí)靜電平衡。新課導(dǎo)入靜電平衡PART01E0---------1.導(dǎo)體中自由電荷在電場力作用下將發(fā)生定向移動(dòng)。2.導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷,感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中產(chǎn)生反方向電場強(qiáng)度Eˊ。--------E0E'E'E'靜電平衡01E0---E'----3.感應(yīng)電荷的電場增到與外電場相等時(shí)E'=E0，導(dǎo)體內(nèi)合場強(qiáng)為零。自由電荷的定向移動(dòng)停止。E0-------E=04.靜電平衡：導(dǎo)體中無電荷定向移動(dòng)的狀態(tài),叫靜電平衡狀態(tài)。靜電平衡01靜電平衡的特點(diǎn)：2.處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零。3.導(dǎo)體內(nèi)部無電場線分布，外表面處場強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直。1.金屬導(dǎo)體建立靜電平衡的時(shí)間是非常短暫的。靜電平衡的特點(diǎn)02那么，處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體中的電荷又是怎樣分布的呢？導(dǎo)體上電荷的分布PART02靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)：結(jié)論1：導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。結(jié)論2：在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷密度（單位面積的電荷量）越大。實(shí)驗(yàn)演示1：法拉第圓筒（點(diǎn)擊播放）實(shí)驗(yàn)演示2：不規(guī)則帶電體（點(diǎn)擊播放）導(dǎo)體上電荷的分布均勻球形導(dǎo)體枕形導(dǎo)體靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上的電荷分布導(dǎo)體上電荷的分布原來，導(dǎo)體上越尖銳的地方電荷的密度越大，周圍的場強(qiáng)也越大。這種特點(diǎn)可以加以應(yīng)用嗎？尖端放電PART03▲導(dǎo)體周圍的強(qiáng)電場使空氣中殘留的帶電粒子發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)▲帶電粒子與氣體分子碰撞使氣體分子中的正負(fù)電荷分離強(qiáng)電場使空氣分子中正負(fù)電荷分離的現(xiàn)象叫做空氣的電離。尖端放電的原理01▲新產(chǎn)生的帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下使空氣進(jìn)一步電離▲電離產(chǎn)生的帶電粒子在電場的作用下，向著與自己電荷符號相反的一端運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，因此，使空氣分子電離的現(xiàn)象更容易發(fā)生在導(dǎo)體的尖端。尖端放電的原理01

導(dǎo)體尖端的強(qiáng)電場使附近的空氣電離，電離后的異種離子與尖端的電荷中和，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷。這種現(xiàn)象叫作尖端放電。燃?xì)庠畹狞c(diǎn)火器尖端放電現(xiàn)象02實(shí)驗(yàn)演示03-----------+++++++++導(dǎo)體尖端電荷密度大尖端周圍電場強(qiáng)空氣中殘留帶電粒子劇烈運(yùn)動(dòng)分子中正負(fù)電荷分開正負(fù)電荷奔向異種電荷相當(dāng)于尖端失去電荷尖端放電應(yīng)用1：避雷針生活應(yīng)用041.避免：尖端放電會(huì)使高壓設(shè)備上電能損失，故高壓設(shè)備導(dǎo)體的表面都是非常光滑。2.現(xiàn)象：夜間高壓線周圍出現(xiàn)的綠色光暈，俗稱電暈，這是一種微弱的尖端放電現(xiàn)象。應(yīng)用2：高壓設(shè)備生活應(yīng)用04應(yīng)用3：汽車接地放電生活應(yīng)用04問題與思考05

處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。如果放入靜電場的是一個(gè)空腔導(dǎo)體，電荷分布又有什么特點(diǎn)呢？視頻演示06靜電屏蔽PART04罩上金屬網(wǎng)罩

導(dǎo)體球殼內(nèi)(或金屬網(wǎng)罩)達(dá)到靜電平衡后，內(nèi)部場強(qiáng)處處為0，不受外部電場的影響，內(nèi)部的儀器不會(huì)受到外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。靜電屏蔽01靜電屏蔽的演示02電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層金屬等。靜電屏蔽的應(yīng)用03

超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包含金屬絲的織物制成的。靜電屏蔽的應(yīng)用03內(nèi)屏蔽外屏蔽接地的封閉導(dǎo)體殼，內(nèi)部電場對外部沒有影響內(nèi)屏蔽與外屏蔽04

武當(dāng)山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰屹立著一座光耀百里的金殿，全部為銅鑄鎏金。

雷雨交加時(shí)，金殿的屋頂常會(huì)出現(xiàn)盆大的火球，來回滾動(dòng)。雨過天晴時(shí)，大殿金光燦燦，像被重新煉洗過一般，這就是人們所說的“雷火煉殿”奇觀。科學(xué)漫步05思考與討論靜電雖然有危害，但也可以利用。你知道的應(yīng)用有哪些呢？靜電吸附PART05靜電除塵01▲B附近的空氣中氣體分子被電離++--+--+小油滴小油滴++++----小油滴小油滴▲電子在向著正極A運(yùn)動(dòng)的過程中，遇到油煙中的小油滴，會(huì)使油滴帶負(fù)電靜電除塵01靜電吸附的原理：帶電粒子在電場中受到靜電力作用向著電極運(yùn)動(dòng)，最后被吸附在電極上。++++----靜電除塵01接負(fù)高壓的涂料霧化器-----------------++++工件▲接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負(fù)電，在靜電力的作用下，油漆微粒向著作為正極的工件運(yùn)動(dòng)，并沉積在工件的表面，這就是靜電噴漆。靜電噴漆02▲利用有機(jī)光導(dǎo)體的光敏特性，讓電荷排列組合成相應(yīng)的文字圖樣，利用靜電吸附吸上墨粉，再將墨粉圖樣轉(zhuǎn)印到紙上。靜電復(fù)印03靜電平衡任何導(dǎo)體在靜電場中都會(huì)處于靜電平衡尖端放電避雷針高壓設(shè)備靜電屏蔽金屬網(wǎng)罩同軸電纜靜電吸附靜電除塵靜電復(fù)印課堂總結(jié)【練習(xí)1】（2022·江蘇·南京師大附中高一期末）下圖是一種新穎的“靜電”絕緣纖維布制成的預(yù)防新型冠狀病毒肺炎口罩面料構(gòu)成示意圖。其中熔噴層經(jīng)駐極工藝，表面帶有電荷，它能阻隔幾微米的病毒，這種靜電的阻隔作用屬于（）A．靜電感應(yīng) B．摩擦起電 C．靜電吸附 D．靜電屏蔽【正確答案】C課堂練習(xí)【練習(xí)2】（2022·江蘇蘇州·高一期中）國家電網(wǎng)檢修人員利用直升機(jī)直接或通過絕緣繩索等間接方式將作業(yè)人員運(yùn)載至線路故障位置開展帶電檢修。請用學(xué)過的電學(xué)知識判斷下列說法正確的是（）A．電工被銅絲紡織的衣服所包裹，使體內(nèi)電場強(qiáng)度保持為零，對人體起保護(hù)作用B．直升飛機(jī)內(nèi)存在很強(qiáng)的電場C．小鳥停在單根高壓輸電線上會(huì)被電死D．銅絲必須達(dá)到一定的厚度，才能對人體起到保護(hù)作用【正確答案】A課堂練習(xí)【練習(xí)3】如圖，放在絕緣臺上不帶電的金屬網(wǎng)罩B內(nèi)放有一個(gè)不帶電的驗(yàn)電器C，若把一帶有正電荷的絕緣體A移近金屬罩B，則（）A．驗(yàn)電器C的金屬箔片將張開B．金屬罩B的右側(cè)外表面帶正電荷C．用導(dǎo)線連接金屬罩B和驗(yàn)電器C的金屬球，驗(yàn)電器金箔張開D．金屬罩B左、右兩側(cè)電荷電性相同【正確答案】B課堂練習(xí)【練習(xí)4】（2022·江蘇·海門中學(xué)高一期中）在一次科學(xué)晚會(huì)上，小陶老師表演了一個(gè)“魔術(shù)”：如圖甲，一個(gè)空塑料瓶中固定著一根細(xì)金屬條（鋼鋸條）和一塊易拉罐（金屬）片，將金屬片和鋼鋸條分別與靜電起電機(jī)正負(fù)極相連。在塑料瓶里放一盤點(diǎn)燃的蚊香，很快就看到整個(gè)塑料瓶里煙霧繚繞。搖動(dòng)起電機(jī)，頓時(shí)塑料瓶清澈透明，停止搖動(dòng)，又是煙霧繚繞，圖乙為其俯視圖。已知金屬片是半徑為R的圓弧，金屬條恰好位于其圓心，兩者的高度均為h。若勻速搖動(dòng)起電機(jī)時(shí)，兩極間的電壓恒為U，則（）A．未搖動(dòng)起電機(jī)時(shí)，煙塵在金屬片與金屬鋸條之間下落的最大時(shí)間為B．勻速搖動(dòng)起電機(jī)時(shí)，金屬片與金屬鋸條之間的電場強(qiáng)度為C．室內(nèi)空氣濕度越大，實(shí)驗(yàn)效果越好D．煙塵最終被吸附到金屬片上【正確答案】D課堂練習(xí)【練習(xí)5】