靜電的防止與利用高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

9.4靜電的防止與利用1．通過對靜電場中導(dǎo)體的自由電荷運(yùn)動情況的討論，感受靜電平衡概念的建立過程。2．掌握歸納、演繹推理的方法，訓(xùn)練學(xué)生的推理能力，親身感受知識的建立過程。3．通過對靜電場中導(dǎo)體的自由電荷運(yùn)動情況的討論，了解靜電平衡的概念，知道處于靜電平衡的導(dǎo)體的特征。4．經(jīng)歷觀察、實驗、探究等學(xué)習(xí)活動，培養(yǎng)尊重客觀事實、實事求是的科學(xué)態(tài)度。學(xué)習(xí)目標(biāo)新知導(dǎo)入在我們身邊到處都有靜電。生活中的穿衣、脫衣、運(yùn)動等過程都可能產(chǎn)生靜電。靜電與我們的生活密不可分。如圖，復(fù)印機(jī)可以應(yīng)用靜電吸附作用復(fù)印資料新知導(dǎo)入思考：如圖，是加油站里常見的“靜電釋放器”，你知道司機(jī)或工人提加油槍前為什么必須用手要觸摸一下靜電釋放器嗎？“靜電釋放器”可以把人體、金屬、大地形成通路，將人體靜電傳入大地，這樣就可以清除身體上的靜電，防止發(fā)生火災(zāi)。今天我們就來學(xué)習(xí)靜電的防止與利用。3.感應(yīng)電荷的電場增到與外電場相等時，即E’=E時，自由電荷的定向移動停止。

-+-+-+-+4.導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)E為零，導(dǎo)體內(nèi)自由電子不在定向移動,就叫靜電平衡狀態(tài)。

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一、靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動，稱為靜電平衡狀態(tài)。分布在導(dǎo)體兩側(cè)的正電荷和負(fù)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生一個與E0方向相反的電場E′，導(dǎo)體內(nèi)部的合場強(qiáng)為E合＝E0－E′，當(dāng)E′小于E0時，E合方向向右，受到庫侖力作用，負(fù)電荷繼續(xù)在導(dǎo)體左側(cè)堆積，直到E合＝0，電子不在發(fā)生定向移動。這時我們說導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。-------＋＋＋＋E′----＋＋＋＋E＝0靜電平衡狀態(tài).A.B

導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零導(dǎo)體是等勢體,表面為等勢面導(dǎo)體表面處場強(qiáng)方向必跟該點的表面垂直新知講解

導(dǎo)體內(nèi)部無電場線分布，外表面處場強(qiáng)方向必跟該點的表面垂直。靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體的電場靜電平衡時導(dǎo)體上的電荷分布特點：（1）導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。（2）在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷的密度（單位面積的電荷量）越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。思考、靜電平衡時導(dǎo)體上的電荷分布在哪里？二、尖端放電1、電離：導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近的電場強(qiáng)度很大，空氣中的帶電粒子劇烈運(yùn)動，從而使空氣分子被撞“散”而使空氣分子中的正、負(fù)電荷分離的現(xiàn)象。2、尖端放電：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，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象。3、尖端放電的應(yīng)用與防止(1)應(yīng)用：避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。(2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量光滑，減少電能的損失。思考與討論觀察尖端放電現(xiàn)象導(dǎo)體尖端附近的電場特別強(qiáng)，它會導(dǎo)致一個重要的后果，就是尖端放電。再導(dǎo)體尖端附近放一根點燃的蠟燭。當(dāng)我們不斷給導(dǎo)體充電的時候，火焰就好像被風(fēng)吹動一樣朝背離尖端的方向偏移。這就是尖端放電引起的后果。因為在尖端附近強(qiáng)電場的作用下空氣中殘留的離子會發(fā)生激烈的運(yùn)動。在激烈的運(yùn)動過程中它們和空氣分子相碰時，會使空氣分子電離，從而產(chǎn)生大量新的離子，這就使空氣邊得易于導(dǎo)電。與尖端上電荷同號的離子受到排斥而飛向遠(yuǎn)方，蠟燭的火焰偏移就是受到這種離子形成的“電風(fēng)”吹動的結(jié)果。問題與思考：什么保護(hù)了他們？三、靜電屏蔽▲超高壓帶電作業(yè)的工人在高壓線上檢修▲用金屬絲線制成的防護(hù)服實驗觀察三、靜電屏蔽實驗現(xiàn)象三、靜電屏蔽

當(dāng)用金屬網(wǎng)罩把驗電器罩起來時，驗電器箔片始終閉合。這是為什么呢？？思考+--++++--三、靜電屏蔽理論分析

同學(xué)們大致畫出網(wǎng)罩外部的電場線、導(dǎo)體上感應(yīng)電荷的分布及感應(yīng)電場的方向。

？做一做三、靜電屏蔽理論分析

同學(xué)們大致畫出網(wǎng)罩外部的電場線、導(dǎo)體上感應(yīng)電荷的分布及感應(yīng)電場的方向。

？做一做+--++++--金屬導(dǎo)體殼壁W空腔CE=01、靜電屏蔽現(xiàn)象：

處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部空間電場強(qiáng)度處處為0。

可以利用金屬殼或金屬網(wǎng)封閉某一區(qū)域使該區(qū)域不再受外在電場的影響。這一現(xiàn)象稱為靜電屏蔽。三、靜電屏蔽▲屏蔽服▲屏蔽線▲高壓線屏蔽三、靜電屏蔽2、應(yīng)用：屏蔽服、屏蔽線、高壓線屏蔽靜電噴漆：接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負(fù)電，在靜電力作用下，這些微粒向著作為正極工件運(yùn)動，并沉積在工件表面，完成噴漆工作。四、靜電吸附靜電噴漆靜電復(fù)印：復(fù)印機(jī)也應(yīng)用了靜電吸附，復(fù)印機(jī)的核心部件是有機(jī)光導(dǎo)體鼓，它是一個金屬圓柱，表面涂覆有機(jī)光導(dǎo)體（OPC）。沒有光照時，OPC是絕緣體，受到光照時，變成導(dǎo)體。復(fù)印機(jī)復(fù)印工作過程如下圖。四、靜電吸附充電曝光顯影轉(zhuǎn)印放電1.當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時，其場強(qiáng)的特征是()A.外電場E0消失

B.感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場E′為零

C.導(dǎo)體內(nèi)部合場強(qiáng)E內(nèi)

=E0+E′=0D.導(dǎo)體表面和內(nèi)部場強(qiáng)均為零C2.（多選）關(guān)于靜電平衡，下列說法中正確的是()A．當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時，導(dǎo)體上任意兩點間的電勢一定相等B．當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時，其外表面附近的電場方向一定與導(dǎo)體的外表面垂直C．絕緣體也有靜電平衡狀態(tài)D．達(dá)到靜電平衡時，電荷分布在導(dǎo)體的外表面ABD3．在一個導(dǎo)體球殼內(nèi)放一個電量為＋Q的點電荷，用E表示球殼外任一點的場強(qiáng)，則()A．當(dāng)＋Q在球殼中央時，E＝0B．不論＋Q在球殼內(nèi)何處，E一定為零C．只有當(dāng)＋Q在球心且球殼接地時，E＝0D．只要球殼接地，不論＋Q在球殼內(nèi)何處，E一定為零D

1、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的特點：3、尖端放電：

內(nèi)部場強(qiáng)處處為零，電荷不再發(fā)生定向移動。（1）、導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在