【高中物理】静电的防止与利用 课件 2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptx

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1、9.9.4 4 静电的防止与利用静电的防止与利用第九章第九章 静电场及其应用静电场及其应用知识回顾知识回顾静电感应静电感应+ABC 把把金金属属导导体体放放在在外外部部电电场场中中，导导体体内内自自由由电电荷重新分布的现象。荷重新分布的现象。1、导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动.思考：不受外界影响时，导体中大量的自由电子做无规则的运动。若将导体放入电场强度为E0的电场中，自由电子怎样运动？2、导体两端出现感应电荷，感应电荷在导体中中产生反方向的附加场E.3、当E=E时，导体内合场强为零,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。2处于静电平衡状态下的导体特点：(1)内部

2、的电场处处为内部的电场处处为0.(2)导体中没有自由电荷定向移动导体中没有自由电荷定向移动 (3)导体外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直导体外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直 (4)导体内无净电荷，电荷分布在导体的外表面导体内无净电荷，电荷分布在导体的外表面一、静电平衡1.静电平衡状态的定义：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。种状态叫静电平衡状态。3、静电平衡时导体上电荷的分布特点：结论1：导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。结论2：在导体表面，越尖锐的位置，电

3、荷密度（单位面积的电荷量）越大。实验演示实验演示1 1：法拉第圆筒：法拉第圆筒实验演示实验演示2 2：不规则带电体：不规则带电体一、静电平衡3、静电平衡时导体上电荷的分布特点：静电平衡时，导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面。处于静电平衡状态的导体，在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的 密度（单位面积的电荷量）越大，周围的场强也越大;凹陷的位置几乎没有电荷。1、电离 导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。2、尖端放电 那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于

4、吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。3、应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。二、尖端放电避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。一个或几个尖锐的金属棒,安装在建筑物的顶端,用粗导线与埋在地下的金属板连接,保持与大地的良好接触。针尖形状针尖形状尖端放电应用：避雷针 尖端放电会导致高压设尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量设备中导体的表面应该尽量光滑。夜间高压线周围有时光滑。夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，伴随会出现一层绿色光晕，伴随嘶嘶声，这种现象俗称嘶嘶声，这种现象俗称电晕电

5、晕，这是一种微弱的放电现象。这是一种微弱的放电现象。尖端放电的防止：一般高压设备中导体的表面应该尽量光滑，减少电能的损失新课讲授法拉第笼实验二、尖端放电1.1.定义：定义：导体球壳内导体球壳内(或金属网罩或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处达到静电平衡后，内部场强处处为为0 0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做种现象叫做静电屏蔽静电屏蔽。三、静电屏蔽2.2.实质：实质：静电屏蔽实质是利用静电屏蔽实质是利用静电感应现象静电感应现象，使金属壳内感应电荷，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，即所谓屏

6、蔽作用，的电场和外加电场矢量和为零，即所谓屏蔽作用，其实是壳内两种其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。电场并存，矢量和为零。空腔导体净电荷分布特点：只分布在外表面，内表面不带电，空腔内电场强度为0。3.静电屏蔽的两种情况：（1）导体外部的电场影响不到导体内部）导体外部的电场影响不到导体内部（外屏蔽）（外屏蔽）导体球壳内导体球壳内(或金属网罩或金属网罩)达到静电平衡后，达到静电平衡后，内部场强处处为内部场强处处为0，不受外部电场的影响不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响。，内部的仪器不会受到外电场的影响。(2)接地导体的内部电场影响不到导体外部（接地导体的内部电场影响不到导体外部（

7、内屏蔽内屏蔽）当把导体壳接地后，当把导体壳接地后，+q q 在壳内的电场对壳外空间就没有影响了在壳内的电场对壳外空间就没有影响了,即空即空腔接地后，腔接地后，内部电场对外部没有影响。（内部电场对外部没有影响。（这种这种外界对壳内无法影响，内部外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫做带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽。）全屏蔽。）（1 1）电学仪器和电子设备外面的金属罩，通讯电缆外面所包的一层金）电学仪器和电子设备外面的金属罩，通讯电缆外面所包的一层金属皮，可以防止外电场的干扰；属皮，可以防止外电场的干扰；（2）电力工人高压带电作业，全身穿戴金

8、属丝）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。静电屏蔽作业，使人安全作业。（3）三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀）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。疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。静电屏蔽的特技表演 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（1）静电除尘 四、静电吸附静电吸附:在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上。（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。新课讲授（3）静电复印 利用有机光导体的光敏特性，让电荷排列组合成相应的文字图样，利用静电吸附吸上墨粉，再将墨粉图样转印到纸上。静电平衡静电平衡尖端放电尖端放电静电屏蔽静电屏蔽静电吸附静电吸附应用知识基础小 结