選修3-1靜電的應(yīng)用及危害

1、靜電的應(yīng)用及危害靜電的應(yīng)用及危害重點(diǎn)：理解生活中常見(jiàn)的靜電現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)及意義。難點(diǎn)：掌握靜電現(xiàn)象發(fā)生的原理并嘗試解釋一些靜電現(xiàn)象在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。v所謂靜電靜電，就是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷或者說(shuō)不流動(dòng)的電荷（流動(dòng)的電荷就形成了電流）。當(dāng)電荷聚集在某個(gè)物體上或表面時(shí)就形成了靜電，而電荷分為正電荷和負(fù)電荷兩種，也就是說(shuō)靜電現(xiàn)象也分為兩種即正靜電和負(fù)靜電。當(dāng)正電荷聚集在某個(gè)物體上時(shí)就形成了正靜電，當(dāng)負(fù)電荷聚集在某個(gè)物體上時(shí)就形成了負(fù)靜電，但無(wú)論是正靜電還是負(fù)靜電，當(dāng)帶靜電物體接觸零電位物體（接地物體）或與其有電位差的物體時(shí)都會(huì)發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移，就是我們?nèi)粘Ｒ?jiàn)到火花放電現(xiàn)象。例如北方冬天天氣干燥，人體容易

2、帶上靜電，當(dāng)接觸他人或金屬導(dǎo)電體時(shí)就會(huì)出現(xiàn)放電現(xiàn)象。人會(huì)有觸電的針刺感，夜間能看到火花，這是化纖衣物與人體摩擦人體帶上正靜電的原因。靜電是宏觀(guān)上暫時(shí)停留在某處的電。人在地毯或沙發(fā)上立起時(shí)，人體電壓也可高1萬(wàn)多伏，而橡膠和塑料薄膜行業(yè)的靜電更是可高達(dá)10多萬(wàn)伏。一、放電現(xiàn)象一、放電現(xiàn)象帶電物體失去電荷的現(xiàn)象叫做放電。帶電物體失去電荷的現(xiàn)象叫做放電。放電現(xiàn)象放電現(xiàn)象火花放電火花放電接地放電接地放電1.火花放電火花放電v當(dāng)電荷在物體上大量積累時(shí)當(dāng)電荷在物體上大量積累時(shí), ,在物體在物體周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，強(qiáng)大的電周?chē)鷷?huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)，強(qiáng)大的電場(chǎng)會(huì)想使它們之間的空氣瞬間電離，場(chǎng)會(huì)想使它們之間的空氣瞬

3、間電離，電荷通過(guò)電離的空氣形成電流電荷通過(guò)電離的空氣形成電流. .由于由于電流特別大電流特別大, ,產(chǎn)生大量的熱產(chǎn)生大量的熱, ,使空氣使空氣發(fā)聲發(fā)光，產(chǎn)生電火花發(fā)聲發(fā)光，產(chǎn)生電火花. .這種放電現(xiàn)這種放電現(xiàn)象叫象叫火花放電火花放電。2、接地放電、接地放電接地放電是指為了防止物體上過(guò)量積累電荷，而用導(dǎo)體與大地連接，把電荷接入大地時(shí)發(fā)生放電的現(xiàn)象。地球是良好的導(dǎo)體，如果用導(dǎo)線(xiàn)將帶地球是良好的導(dǎo)體，如果用導(dǎo)線(xiàn)將帶電導(dǎo)體與大地相連電導(dǎo)體與大地相連, ,電荷將從帶電體電荷將從帶電體流向地球流向地球, ,直到導(dǎo)體帶電特別少直到導(dǎo)體帶電特別少, ,可以可以認(rèn)為它不再帶電。這就是接地放電現(xiàn)認(rèn)為它不再帶電。這

4、就是接地放電現(xiàn)象。生產(chǎn)中和生活實(shí)際中往往要避免象。生產(chǎn)中和生活實(shí)際中往往要避免電荷的積累電荷的積累, ,這時(shí)接地是一項(xiàng)有效措這時(shí)接地是一項(xiàng)有效措施。施。 雷電是發(fā)生在雷雨云中的電學(xué)現(xiàn)象，雷雨云在雷電是發(fā)生在雷雨云中的電學(xué)現(xiàn)象，雷雨云在氣象學(xué)里叫積雨云。只有發(fā)展成熟并伸展得很高的氣象學(xué)里叫積雨云。只有發(fā)展成熟并伸展得很高的積雨云才有雷電現(xiàn)象出現(xiàn)。積雨云才有雷電現(xiàn)象出現(xiàn)。 在發(fā)展成熟的積雨云里，在發(fā)展成熟的積雨云里，正電荷集中在云的上部，負(fù)電荷集中在云的中下部，正電荷集中在云的上部，負(fù)電荷集中在云的中下部，但在云的底部，還有一個(gè)范圍不大的帶正電荷的區(qū)但在云的底部，還有一個(gè)范圍不大的帶正電荷的區(qū)域。

5、域。 在雷雨云的不同部位，聚集了兩種不同極性的在雷雨云的不同部位，聚集了兩種不同極性的電荷，當(dāng)聚集的電荷達(dá)到一定的數(shù)量時(shí)，在云內(nèi)不電荷，當(dāng)聚集的電荷達(dá)到一定的數(shù)量時(shí)，在云內(nèi)不同部位之間或云與地面之間就形成了很強(qiáng)的電場(chǎng)。同部位之間或云與地面之間就形成了很強(qiáng)的電場(chǎng)。這么強(qiáng)的電場(chǎng)，足以把云內(nèi)外的大氣層擊穿，于是，這么強(qiáng)的電場(chǎng)，足以把云內(nèi)外的大氣層擊穿，于是，在云與地面之間，或者云的不同部位之間，以及不在云與地面之間，或者云的不同部位之間，以及不同云塊之間激發(fā)出耀眼的閃光，這就是同云塊之間激發(fā)出耀眼的閃光，這就是閃電閃電?？諝??？諝馐軣嵬蝗慌蛎洶l(fā)出巨響，叫做受熱突然膨脹發(fā)出巨響，叫做雷聲雷聲。 閃電的

6、放電電流極大，會(huì)使建筑物遭受到嚴(yán)重的損失，這就是雷擊，為了避免雷擊，人們?cè)O(shè)計(jì)了避雷針。PS:雷電能使地球表面的生物免遭紫外線(xiàn)的危雷電能使地球表面的生物免遭紫外線(xiàn)的危害、可使空氣中的細(xì)菌和微生物喪生、能為土害、可使空氣中的細(xì)菌和微生物喪生、能為土壤制造出許多天然化肥。還會(huì)產(chǎn)生大量的臭氧，壤制造出許多天然化肥。還會(huì)產(chǎn)生大量的臭氧，大氣中的臭氧層是地球上一切生物的保護(hù)傘，大氣中的臭氧層是地球上一切生物的保護(hù)傘，能使地球表面的生物免遭紫外線(xiàn)的危害。能使地球表面的生物免遭紫外線(xiàn)的危害。 避雷針：避雷針：避雷針是針狀金屬物避雷針是針狀金屬物, ,裝在建筑物的頂端裝在建筑物的頂端, ,用粗導(dǎo)線(xiàn)與用粗導(dǎo)線(xiàn)與埋

7、在地下的金屬板相連埋在地下的金屬板相連, ,以保持以保持與大地的良好接觸與大地的良好接觸. .當(dāng)帶電云層當(dāng)帶電云層接近時(shí)，大地中的異種電荷被接近時(shí)，大地中的異種電荷被吸引到避雷針的尖端，并由于吸引到避雷針的尖端，并由于尖端放電而釋放到空氣中，與尖端放電而釋放到空氣中，與云層中的電荷中和，達(dá)到避雷云層中的電荷中和，達(dá)到避雷的目的的目的. . 尖端放電尖端放電 由于同種電荷相互排斥，導(dǎo)體上由于同種電荷相互排斥，導(dǎo)體上的靜電荷總是分布在表面上而且一般的靜電荷總是分布在表面上而且一般來(lái)說(shuō)是分布不均勻的，來(lái)說(shuō)是分布不均勻的，導(dǎo)體尖端的電導(dǎo)體尖端的電荷特別密集荷特別密集，所以尖端附近空氣中的，所以尖端附近

8、空氣中的電場(chǎng)特別強(qiáng)，使得空氣中殘存的少量電場(chǎng)特別強(qiáng)，使得空氣中殘存的少量離子加速運(yùn)動(dòng)。這些高速運(yùn)動(dòng)的離子離子加速運(yùn)動(dòng)。這些高速運(yùn)動(dòng)的離子撞擊氣體分子，使更多的分子電離，撞擊氣體分子，使更多的分子電離，這時(shí)空氣成為導(dǎo)體，于是產(chǎn)生了這時(shí)空氣成為導(dǎo)體，于是產(chǎn)生了尖端尖端放電現(xiàn)象放電現(xiàn)象。避雷針原理避雷針原理三、靜電的應(yīng)用和防止三、靜電的應(yīng)用和防止 應(yīng)用：應(yīng)用：1、靜電除塵靜電除塵2、靜電噴漆靜電噴漆3、靜電復(fù)印靜電復(fù)印(一一)、靜電的應(yīng)用、靜電的應(yīng)用（1）、靜電除塵）、靜電除塵靜電的利用靜電的利用靜電除塵靜電除塵v除塵原理：v高壓電源的正級(jí)接到金屬圓筒上，負(fù)極接到縣掛在管心的金屬線(xiàn)上，它們之間有很強(qiáng)

9、的電場(chǎng)，而且距管心的金屬線(xiàn)越近，場(chǎng)強(qiáng)越大。因此，金屬線(xiàn)附近的氣體分子被強(qiáng)電場(chǎng)電離，成為電子和正離子。 在電場(chǎng)力的作用下，在電場(chǎng)力的作用下，正離子正離子被吸引到金屬線(xiàn)上，得到被吸引到金屬線(xiàn)上，得到電子而成為分子；電子而成為分子；電子向著金屬圓筒正極運(yùn)動(dòng)的過(guò)程電子向著金屬圓筒正極運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中中，附在空氣中的塵埃上，附在空氣中的塵埃上，使塵埃帶上負(fù)電使塵埃帶上負(fù)電，并，并被吸被吸附到金屬圓筒上附到金屬圓筒上。塵埃積累到一定程度，。塵埃積累到一定程度，在重力作用在重力作用下落入下面的漏斗中下落入下面的漏斗中。此裝置既可以清潔環(huán)境又可回。此裝置既可以清潔環(huán)境又可回收塵埃中的有用物質(zhì)。收塵埃中的有用物質(zhì)。

10、（2）靜電的利用）靜電的利用靜電噴漆靜電噴漆霧化的油漆微粒在直流高壓（8090kV）電場(chǎng)中帶負(fù)電荷，在電場(chǎng)力作用下，油漆微粒飛向帶正電荷的工件表面，形成漆膜，此過(guò)程稱(chēng)為靜電噴漆。（3）靜電）靜電的利用的利用靜電復(fù)印靜電復(fù)印靜電危害及控制靜電危害及控制v靜電力的不良后果靜電力的不良后果v電視機(jī)的熒屏表面容易吸電視機(jī)的熒屏表面容易吸附灰塵，使圖像的清晰度附灰塵，使圖像的清晰度和亮度下降。和亮度下降。v混紡衣服上常出現(xiàn)不易拍混紡衣服上常出現(xiàn)不易拍掉的灰塵。掉的灰塵。v印刷廠(chǎng)里，紙頁(yè)之間因靜印刷廠(chǎng)里，紙頁(yè)之間因靜電而粘合，給印刷帶來(lái)不電而粘合，給印刷帶來(lái)不便。便。v制藥廠(chǎng)時(shí)，因靜電吸引塵制藥廠(chǎng)時(shí)，因靜

11、電吸引塵埃，使藥品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)純埃，使藥品達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)純度。度。v靜電火花引起的危害靜電火花引起的危害v醫(yī)院手術(shù)臺(tái)上，靜電火醫(yī)院手術(shù)臺(tái)上，靜電火花會(huì)引起麻醉劑爆炸?；〞?huì)引起麻醉劑爆炸。v煤礦里，靜電火花會(huì)引煤礦里，靜電火花會(huì)引起瓦斯爆炸。起瓦斯爆炸。v在航天工業(yè)里，靜電放在航天工業(yè)里，靜電放電會(huì)干擾航天器的運(yùn)行，電會(huì)干擾航天器的運(yùn)行，甚至?xí)斐苫鸺托l(wèi)星甚至?xí)斐苫鸺托l(wèi)星的發(fā)射失敗。的發(fā)射失敗。v在石化工業(yè)里，因靜電在石化工業(yè)里，因靜電放電引起的事故屢見(jiàn)不放電引起的事故屢見(jiàn)不鮮。鮮。1 1、靜電的危害性、靜電的危害性 “幽靈幽靈”防止靜電危害的基本方法是什么？防止靜電危害的基本方法是什么？ v盡

12、快地將靜電導(dǎo)走，盡快地將靜電導(dǎo)走，避免越積越多。避免越積越多。l油罐車(chē)上油罐的設(shè)計(jì)金屬外殼弧線(xiàn)外形保持接地危險(xiǎn)標(biāo)志v對(duì)于體內(nèi)積存靜電較多的人，可以通過(guò)對(duì)于體內(nèi)積存靜電較多的人，可以通過(guò)“輸出輸出”的的方式將其消耗掉。方式將其消耗掉。 v在家里灑些水，不便弄濕地板的地方，放置一兩盆在家里灑些水，不便弄濕地板的地方，放置一兩盆清水，同樣可以達(dá)到增加室內(nèi)空氣濕度的目的。室清水，同樣可以達(dá)到增加室內(nèi)空氣濕度的目的。室內(nèi)可用加濕器，擺放花草或在室內(nèi)飼養(yǎng)觀(guān)賞魚(yú)。內(nèi)可用加濕器，擺放花草或在室內(nèi)飼養(yǎng)觀(guān)賞魚(yú)。v為避免靜電擊打，可用小金屬器件（如鑰匙）、棉為避免靜電擊打，可用小金屬器件（如鑰匙）、棉抹布等先碰觸大

13、門(mén)、門(mén)把、水龍頭、椅背、床欄等抹布等先碰觸大門(mén)、門(mén)把、水龍頭、椅背、床欄等消除靜電，再用手觸及。消除靜電，再用手觸及。v 電視機(jī)不能擺放在臥室。人們看電視時(shí)要打開(kāi)窗電視機(jī)不能擺放在臥室。人們看電視時(shí)要打開(kāi)窗戶(hù)，同電視機(jī)保持戶(hù)，同電視機(jī)保持2 23 3米距離，看完之后要洗臉、米距離，看完之后要洗臉、洗手。洗手。生活中防靜電小知識(shí)生活中防靜電小知識(shí)v雷暴來(lái)臨時(shí)留在室內(nèi)比處于室外安全；留在有防雷雷暴來(lái)臨時(shí)留在室內(nèi)比處于室外安全；留在有防雷設(shè)施的室內(nèi)比無(wú)防雷設(shè)施的室內(nèi)安全；站立于屋頂設(shè)施的室內(nèi)比無(wú)防雷設(shè)施的室內(nèi)安全；站立于屋頂最不安全。最不安全。v雷暴來(lái)臨時(shí)當(dāng)你處于空曠的田野或開(kāi)闊地帶時(shí)，應(yīng)雷暴來(lái)臨時(shí)

14、當(dāng)你處于空曠的田野或開(kāi)闊地帶時(shí)，應(yīng)盡快找有防雷設(shè)施的地方躲避；如果當(dāng)時(shí)找不到躲盡快找有防雷設(shè)施的地方躲避；如果當(dāng)時(shí)找不到躲避的地方，切記：處于低矮的地方比突出的高地更避的地方，切記：處于低矮的地方比突出的高地更安全。不能在山頂、山脊、田埂、土堆上行走或肩安全。不能在山頂、山脊、田埂、土堆上行走或肩扛長(zhǎng)形工具和物件，不能靠近孤立的高大樹(shù)木和煙扛長(zhǎng)形工具和物件，不能靠近孤立的高大樹(shù)木和煙囪類(lèi)建筑物。囪類(lèi)建筑物。避雷小知識(shí)避雷小知識(shí) “你們知道嗎，男孩遭雷擊概率超過(guò)女孩?！狈婪览桌字R(shí)識(shí)措措施施人體都有靜電場(chǎng)，靜電場(chǎng)所產(chǎn)生的電壓越高，越容易遭到雷擊，男孩和女孩生理結(jié)構(gòu)存在不同，導(dǎo)致其靜電壓存在一定

15、差異，一般來(lái)說(shuō)男孩靜電壓1000，高于女孩的800，因此男孩遭雷擊概率超過(guò)女孩。靜電屏蔽靜電屏蔽v如果將導(dǎo)體放在電場(chǎng)強(qiáng)度為E的外電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在電場(chǎng)力的作用下，會(huì)逆電場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)。這樣，導(dǎo)體的負(fù)電荷分布在一邊，正電荷分布在另一邊，這就是靜電感應(yīng)現(xiàn)象。由于導(dǎo)體內(nèi)電荷的重新分布，這些電荷在與外電場(chǎng)相反的方向形成另一電場(chǎng)，電場(chǎng)強(qiáng)度為E內(nèi)。根據(jù)場(chǎng)強(qiáng)疊加原理，導(dǎo)體內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度等于E外和E內(nèi)的疊加，等大反向的電場(chǎng)疊加而互相抵消，使得導(dǎo)體內(nèi)部總電場(chǎng)強(qiáng)度為零。當(dāng)導(dǎo)體內(nèi)部總電場(chǎng)強(qiáng)度為零時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再定向移動(dòng)。物理學(xué)中將導(dǎo)體中沒(méi)有電荷移動(dòng)的狀態(tài)叫做靜電平衡。處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處

16、處為零。由此可推知，處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。如果這個(gè)導(dǎo)體是中空的，當(dāng)它達(dá)到靜電平衡時(shí)，內(nèi)部也將沒(méi)有電場(chǎng)。這樣，導(dǎo)體的外殼就會(huì)對(duì)它的內(nèi)部起到“保護(hù)”作用，使它的內(nèi)部不受外部電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象稱(chēng)為靜電屏蔽。 設(shè)備的靜電防護(hù)設(shè)備的靜電防護(hù)（靜電屏蔽：法拉第籠）（靜電屏蔽：法拉第籠）法拉第籠（法拉第籠（Faraday Cage）是一個(gè)由）是一個(gè)由金屬金屬或者良導(dǎo)體形成的籠子。是以電磁學(xué)的奠基或者良導(dǎo)體形成的籠子。是以電磁學(xué)的奠基人、人、英國(guó)英國(guó)物理學(xué)家物理學(xué)家邁克爾邁克爾法拉第法拉第的姓氏命的姓氏命名的一種用于演示等電勢(shì)、名的一種用于演示等電勢(shì)、靜電屏蔽靜電屏蔽和高壓和高

17、壓帶電作業(yè)原理的設(shè)備。它是由籠體、高壓電帶電作業(yè)原理的設(shè)備。它是由籠體、高壓電源、電壓顯示器和控制部分組成，其籠體與源、電壓顯示器和控制部分組成，其籠體與大地連通，高壓電源通過(guò)大地連通，高壓電源通過(guò)限流電阻限流電阻將將10萬(wàn)伏萬(wàn)伏直流高壓輸送給放電桿，當(dāng)放電桿尖端距籠直流高壓輸送給放電桿，當(dāng)放電桿尖端距籠體體10厘米時(shí)，出現(xiàn)放厘米時(shí)，出現(xiàn)放電火花電火花，根據(jù)接地導(dǎo)體，根據(jù)接地導(dǎo)體靜電平衡靜電平衡的條件，籠體是一個(gè)等位體，內(nèi)部的條件，籠體是一個(gè)等位體，內(nèi)部電勢(shì)差為零，電場(chǎng)為零，電荷分布在接近放電勢(shì)差為零，電場(chǎng)為零，電荷分布在接近放電桿的外表面上。表演時(shí)先請(qǐng)幾位觀(guān)眾進(jìn)入電桿的外表面上。表演時(shí)先請(qǐng)幾

18、位觀(guān)眾進(jìn)入籠體后關(guān)閉籠門(mén)，操作員接通電源，用放電籠體后關(guān)閉籠門(mén)，操作員接通電源，用放電桿進(jìn)行放電演示。這時(shí)即使籠內(nèi)人員將手貼桿進(jìn)行放電演示。這時(shí)即使籠內(nèi)人員將手貼在籠壁上，使放電桿向手指放電，籠內(nèi)人員在籠壁上，使放電桿向手指放電，籠內(nèi)人員不僅不會(huì)觸電，而且還可以體驗(yàn)電子風(fēng)的清不僅不會(huì)觸電，而且還可以體驗(yàn)電子風(fēng)的清涼感覺(jué)。這是因?yàn)槿梭w觸電的原因是身體的涼感覺(jué)。這是因?yàn)槿梭w觸電的原因是身體的不同部位存在電位差，強(qiáng)電流通過(guò)身體，此不同部位存在電位差，強(qiáng)電流通過(guò)身體，此時(shí)手指雖然接近放電火花，但放電電流是通時(shí)手指雖然接近放電火花，但放電電流是通過(guò)過(guò) 手指前方的金屬網(wǎng)傳入大地，身體并不存手指前方的金屬網(wǎng)

19、傳入大地，身體并不存在電位差，沒(méi)有電流通過(guò)，所以沒(méi)有觸電的在電位差，沒(méi)有電流通過(guò)，所以沒(méi)有觸電的感覺(jué)感覺(jué) 1 1為了防止靜電的危害，應(yīng)盡快把產(chǎn)生為了防止靜電的危害，應(yīng)盡快把產(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，下面措施中不是防止靜電的靜電導(dǎo)走，下面措施中不是防止靜電危害的是（危害的是（ ）A A油油 灌車(chē)后面裝一條拖地的鐵鏈灌車(chē)后面裝一條拖地的鐵鏈 B B電工鉗柄上套有絕緣的膠套電工鉗柄上套有絕緣的膠套C C飛機(jī)輪胎上裝搭地線(xiàn)飛機(jī)輪胎上裝搭地線(xiàn) D D印刷車(chē)間中保持適當(dāng)?shù)臐穸扔∷④?chē)間中保持適當(dāng)?shù)臐穸菳2遭遇雷雨天氣，應(yīng)謹(jǐn)防雷電。下面哪遭遇雷雨天氣，應(yīng)謹(jǐn)防雷電。下面哪些做法是正確的（些做法是正確的（ ）A.外出時(shí)，可以在孤立的高大建筑物和大外出時(shí)，可以在孤立的高大建筑物和大樹(shù)下避雨樹(shù)下避雨