【高中物理】静电的防止与利用课件 2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

9.4 静电的防止与利用 在加油站加油前，为什么必须用手要触摸一下静电释放器？自然界到处有静电。生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。思考与讨论：想一想：把一个不带电的导体放入电场强度为E的电场会出现怎样的现象?温馨提示：（1）金属导体的微观结构如何？（3）自由电子会在什么地方积聚？（2）如果将金属导体放入电场中自由电子怎样移动？0E（4）电子的积聚会出现怎样的结果？（5）最终会出现怎样的现象？金属导体中自由电子受到电场的电场力作用后向左移动，由于静电感应，在导体 AB 侧的平面上将感应出负电荷，在 CD 侧的平面上将感应出正电荷。一、静电平衡-+-+-+（1）导体两侧出现的正、负感应电荷，感应电荷在导体内部产生与电场强度E0 方向相反的电场，其电场强度为 E。一、静电平衡（2）感应电荷的电场和外电场叠加，使导体内部的电场减弱。在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E0 为止，导体内的自由电子不再发生定向移动。这时我们说，导体达到静电平衡。-+-+-+-+-+静电平衡一、静电平衡2.特点：（1）内部的场强处处为零。（2）导体外表面处场强方向必跟该点的表面（切面）垂直。1.定义：放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态。一、静电平衡3.电荷的分布：(1)静电平衡下的导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的表面。(2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷均匀球形导体均匀球形导体枕形导体枕形导体静电平衡时导体上的电荷分布处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是()A导体内部无任何电场B外电场不能进入导体内部C所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零D外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零【答案】D【解析】导体内部电场强度处处为零是由于感应电荷的电场与外电场叠加的结果，故D正确例例1在在真真空空中中有有两两个个点点电电荷荷A和和B，电电荷荷量量分分别别为为Q和和2Q，相相距距为为2l，如如果果在在两两个个点点电电荷荷连连线线的的中中点点O有有一一个个半半径径为为r(rl)的的空空心心金金属属球球，且且球球心心位位于于O点点，如如图图所所示示，则则球球壳壳上上的的感感应应电电荷荷在在O处处的的场场强强的的大小为多少？方向如何？大小为多少？方向如何？例2(多选)如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B下列实验方法中能使验电器箔片张开的是()A用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C用有绝缘皮套的导线把验电器A与取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触D使验电器A靠近BBCD二、尖端放电（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。（2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。1、导体上电荷的分布2、尖端放电尖端放电的原理：（1）导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。（2）中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫尖端放电。尖端放电的应用避雷针-+导体尖端电荷密度大 尖端周围电场强 空气中残留带电粒子剧烈运动 分子中正负电荷分开 正负电荷奔向异种电荷 相当于尖端失去电荷 尖端放电尖端放电的应用电子点火器针尖针尖形状形状在高大的建筑物上安装避雷针的作用是()A通过尖端放电中和云层中的电荷B避免放电现象的发生C直接导走云层中的电荷D增加电荷在建筑物上的积累【答案】A【解析】避雷针利用了尖端放电的原理，在发生雷电时，避雷针上产生的感应电荷通过尖端放电，中和了云层中的电荷，可以使建筑物免遭雷击，故A正确，B、C、D错误三、静电屏蔽由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为零，相当于遮挡了外界电场对它内部的影响，这种现象叫做静电屏蔽。1静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场与外加电场的矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零三、静电屏蔽2.静电屏蔽的应用（1）电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。3(多选)如图所示，电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿着屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是()A采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破B采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽C电工穿上屏蔽服后，体内场强为零D电工穿上屏蔽服后，体内电场不为零【答案】【答案】BC【解解析析】屏屏蔽蔽服服的的作作用用是是使使处处于于高高压压电电场场中中的的人人体体外外表表面面各各部部位位形形成成一一个个屏屏蔽蔽面面，从从而而防防护护人人体体免免受受高高压压电电场场及及电电磁磁波波的的危危害害，静静电电屏屏蔽蔽中导体内部的电场强度为中导体内部的电场强度为0，所以，所以B、C正确，正确，A、D错误错误静电屏蔽的应用（2）三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。内内屏蔽屏蔽外外屏蔽屏蔽接地接地的封闭的封闭导体壳，内导体壳，内部电场对外部电场对外部部没有影响没有影响内屏蔽与外屏蔽四、静电吸附（1）静电除尘 设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来，这就是静电除尘。静电除尘原理 尘埃例4(多选)静电除尘器除尘原理如图所示尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向收尘极迁移并沉积，以达到除尘目的下列表述正确的是()A带电尘埃带正电荷B电场方向由收尘极指向电晕极C带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D在同一位置，带电荷量越多的尘埃所受的电场力越大【答案】【答案】BD【解解析析】由由题题图图可可知知，电电晕晕极极为为负负极极，收收尘尘极极为为正正极极，带带电电尘尘埃埃必必带带负负电电，电电场场方方向向指指向向电电晕晕极极，带带电电尘尘埃埃受受到到的的电电场场力力方方向向与与电电场场方方向向相相反反，A、C错错误误，B正正确确；在在同同一一位位置置上上，电电场场强强度度大大小小相相同同，带带电电荷荷量越多的尘埃所受电场力越大，故量越多的尘埃所受电场力越大，故D正确正确（2）静电喷漆接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。静电喷漆四、静电吸附接负高压的涂料雾化器-+工件接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力的作用下，油漆微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，这就是静电喷漆。（2）静电喷漆（3）静电复印 复印机也应用了静电吸附。复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体。没有光照时，OPC 是绝缘体，受到光照时变成导体。静电复印的工作流程如下：充电 曝光 显影 转印 放电四、静电吸附