【物理】靜電的防止與利用 課件-2023-2024學年高二上學期物理人教版（2019）必修第三冊

第4節(jié)靜電的防止與利用

自然界到處都有靜電。生活中的穿衣、脫衣、運動等過程都可能產(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，我們需要先學習靜電平衡。新課導入E0---------1.導體中自由電荷在電場力作用下將發(fā)生定向移動。2.導體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷,感應(yīng)電荷在導體中產(chǎn)生反方向電場強度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E'=E0，導體內(nèi)合場強為零。自由電荷的定向移動停止。E0-------E=04.靜電平衡：導體中無電荷定向移動的狀態(tài),叫靜電平衡狀態(tài)。靜電平衡01靜電平衡的特點：2.處于靜電平衡狀態(tài)下的導體，內(nèi)部的場強處處為零。3.導體內(nèi)部無電場線分布，外表面處場強方向必跟該點的表面垂直。1.金屬導體建立靜電平衡的時間是非常短暫的。靜電平衡的特點02那么，處于靜電平衡狀態(tài)下的導體中的電荷又是怎樣分布的呢？靜電平衡時導體上電荷的分布特點：結(jié)論1：導體內(nèi)部沒有凈電荷，電荷只分布在導體的外表面。結(jié)論2：在導體表面，越尖銳的位置，電荷密度（單位面積的電荷量）越大。實驗演示1：法拉第圓筒（點擊播放）實驗演示2：不規(guī)則帶電體（點擊播放）導體上電荷的分布均勻球形導體枕形導體靜電平衡時導體上的電荷分布導體上電荷的分布原來，導體上越尖銳的地方電荷的密度越大，周圍的場強也越大。這種特點可以加以應(yīng)用嗎？▲導體周圍的強電場使空氣中殘留的帶電粒子發(fā)生劇烈運動▲帶電粒子與氣體分子碰撞使氣體分子中的正負電荷分離強電場使空氣分子中正負電荷分離的現(xiàn)象叫做空氣的電離。尖端放電的原理01▲新產(chǎn)生的帶電粒子在強電場的作用下使空氣進一步電離▲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動導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)生在導體的尖端。尖端放電的原理01

導體尖端的強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，這相當于導體從尖端失去電荷。這種現(xiàn)象叫作尖端放電。燃氣灶的點火器尖端放電現(xiàn)象02-----------+++++++++導體尖端電荷密度大尖端周圍電場強空氣中殘留帶電粒子劇烈運動分子中正負電荷分開正負電荷奔向異種電荷相當于尖端失去電荷尖端放電應(yīng)用1：避雷針生活應(yīng)用031.避免：尖端放電會使高壓設(shè)備上電能損失，故高壓設(shè)備導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03應(yīng)用3：汽車接地放電生活應(yīng)用03如圖所示，把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在正電荷形成的電場中，導體處于靜電平衡時，下列說法正確的是A.A、B兩點電場強度相等，且都不為零B.A、B兩點的電場強度不相等C.感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場的電場強度大小EA>EBD.當開關(guān)S閉合后，A、B兩點的電場強度不為零例1√

矩形金屬導體處于正點電荷Q產(chǎn)生的電場中，靜電平衡時感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在導體內(nèi)的電場線分布情況正確的是針對訓練√導體處于靜電平衡狀態(tài)時，導體內(nèi)部電場強度處處為0，感應(yīng)電荷在導體內(nèi)部某處產(chǎn)生的電場與場源電荷Q在此處產(chǎn)生的電場強度大小相等，方向相反，故A正確，B、C、D錯誤。一個帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4×10－8C的正電荷，上端開有適當小孔，有絕緣柄的金屬小球B帶有2×10－8C的負電荷，使B球和A球內(nèi)壁接觸，如圖所示，則A、B所帶電荷量分別為A.QA＝1×10－8C

QB＝1×10－8CB.QA＝2×10－8C

QB＝0C.QA＝0

QB＝2×10－8CD.QA＝4×10－8C

QB＝－2×10－8C例2√

(2021·浙江6月選考)如圖所示，在火箭發(fā)射塔周圍有鋼鐵制成的四座高塔，高塔的功能最有可能是A.探測發(fā)射臺周圍風力的大小B.發(fā)射與航天器聯(lián)系的電磁波C.預(yù)防雷電擊中待發(fā)射的火箭D.測量火箭發(fā)射過程的速度和加速度例3√在火箭發(fā)射塔周圍有鋼鐵制成的四座高塔，其功能是預(yù)防雷電擊中發(fā)射的火箭，故選C。問題與思考

處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表面。如果放入靜電場的是一個空腔導體，電荷分布又有什么特點呢？罩上金屬網(wǎng)罩

導體球殼內(nèi)(或金屬網(wǎng)罩)達到靜電平衡后，內(nèi)部場強處處為0，不受外部電場的影響，內(nèi)部的儀器不會受到外電場的影響，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體殼，內(nèi)部電場對外部沒有影響內(nèi)屏蔽與外屏蔽04下列關(guān)于靜電屏蔽實驗的說法正確的是A.甲圖中驗電器的金屬箔張開B.乙圖中驗電器的金屬箔不會張開C.丙圖中驗電器的金屬箔不會張開D.甲、乙、丙三圖中驗電器的金屬箔都張開例4√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？靜電除塵01靜電除塵的原理：帶電粒子在電場中受到靜電力作用向著電極運動，最后被吸附在電極上。靜電除塵01▲A接到幾千伏高壓電源的正極，B接到高壓電源的負極，B附近的電場更強，B附近的空氣分子更容易被電離；▲電子在向著正極A運動的過程中，遇到油煙中的小油滴，會使油滴帶負電。接負高壓的涂料霧化器-----------------++++工件▲接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負電，在靜電力的作用下，油漆微粒向著作為正極的工件運動，并沉積在工件的表面，這就是靜電噴漆。靜電噴漆02▲利用有機光導體的光敏特性，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。靜電復印03

(2022·寧波市高一期末)如圖為靜電除塵器除塵原理的示