【公開課】靜電的防止與利用+課件高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用9.4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(yùn)動(dòng)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(xué)習(xí)靜電平衡。導(dǎo)入靜電平衡01E0---------1.導(dǎo)體中自由電荷在電場(chǎng)力作用下將發(fā)生定向移動(dòng)。2.導(dǎo)體兩端出現(xiàn)感應(yīng)電荷,感應(yīng)電荷在導(dǎo)體中產(chǎn)生反方向電場(chǎng)強(qiáng)度Eˊ。--------E0E'E'E'E0---E'----3.感應(yīng)電荷的電場(chǎng)增到與外電場(chǎng)相等時(shí)E'=E0，導(dǎo)體內(nèi)合場(chǎng)強(qiáng)為零。自由電荷的定向移動(dòng)停止。E0-------E=04.靜電平衡：導(dǎo)體中無電荷定向移動(dòng)的狀態(tài),叫靜電平衡狀態(tài)。靜電平衡的特點(diǎn)：2.處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。3.導(dǎo)體內(nèi)部無電場(chǎng)線分布，外表面處場(chǎng)強(qiáng)方向必跟該點(diǎn)的表面垂直。1.金屬導(dǎo)體建立靜電平衡的時(shí)間是非常短暫的。靜電平衡的特點(diǎn)那么，處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體中的電荷又是怎樣分布的呢？導(dǎo)體上電荷的分布02靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)：結(jié)論1：導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。結(jié)論2：在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷密度（單位面積的電荷量）越大。實(shí)驗(yàn)演示1：法拉第圓筒（點(diǎn)擊播放）實(shí)驗(yàn)演示2：不規(guī)則帶電體（點(diǎn)擊播放）均勻球形導(dǎo)體枕形導(dǎo)體靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上的電荷分布原來，導(dǎo)體上越尖銳的地方電荷的密度越大，周圍的場(chǎng)強(qiáng)也越大。這種特點(diǎn)可以加以應(yīng)用嗎？尖端放電03▲導(dǎo)體周圍的強(qiáng)電場(chǎng)使空氣中殘留的帶電粒子發(fā)生劇烈運(yùn)動(dòng)▲帶電粒子與氣體分子碰撞使氣體分子中的正負(fù)電荷分離強(qiáng)電場(chǎng)使空氣分子中正負(fù)電荷分離的現(xiàn)象叫做空氣的電離?！庐a(chǎn)生的帶電粒子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下使空氣進(jìn)一步電離▲電離產(chǎn)生的帶電粒子在電場(chǎng)的作用下，向著與自己電荷符號(hào)相反的一端運(yùn)動(dòng)導(dǎo)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(dǎo)體的尖端。

導(dǎo)體尖端的強(qiáng)電場(chǎng)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(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷。這種現(xiàn)象叫作尖端放電。燃?xì)庠畹狞c(diǎn)火器-----------+++++++++導(dǎo)體尖端電荷密度大尖端周圍電場(chǎng)強(qiáng)空氣中殘留帶電粒子劇烈運(yùn)動(dòng)分子中正負(fù)電荷分開正負(fù)電荷奔向異種電荷相當(dāng)于尖端失去電荷尖端放電應(yīng)用1：避雷針1.避免：尖端放電會(huì)使高壓設(shè)備上電能損失，故高壓設(shè)備導(dǎo)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)備應(yīng)用3：汽車接地放電問題與思考

處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。如果放入靜電場(chǎng)的是一個(gè)空腔導(dǎo)體，電荷分布又有什么特點(diǎn)呢？靜電屏蔽04靜電屏蔽PART04罩上金屬網(wǎng)罩

導(dǎo)體球殼內(nèi)(或金屬網(wǎng)罩)達(dá)到靜電平衡后，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為0，不受外部電場(chǎng)的影響，內(nèi)部的儀器不會(huì)受到外電場(chǎng)的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。內(nèi)屏蔽外屏蔽接地的封閉導(dǎo)體殼，內(nèi)部電場(chǎng)對(duì)外部沒有影響內(nèi)屏蔽與外屏蔽靜電吸附05▲B附近的空氣中氣體分子被電離++--+--+小油滴小油滴++++----小油滴小油滴▲電子在向著正極A運(yùn)動(dòng)的過程中，遇到油煙中的小油滴，會(huì)使油滴帶負(fù)電靜電除塵靜電吸附的原理：帶電粒子在電場(chǎng)中受到靜電力作用向著電極運(yùn)動(dòng)，最后被吸附在電極上。++++----接負(fù)高壓的涂料霧化器-----------------++++工件▲接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負(fù)電，在靜電力的作用下，油漆微粒向著作為正極的工件運(yùn)動(dòng)，并沉積在工件的表面，這就是靜電噴漆。靜電噴漆▲利用有機(jī)光導(dǎo)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(fù)印靜電平衡任何導(dǎo)體在靜電場(chǎng)中都會(huì)處于靜電平衡尖端放電避雷針高壓設(shè)備靜電屏蔽金屬網(wǎng)罩同軸電纜靜電吸附靜電除塵靜電復(fù)印課堂總結(jié)典例分析061．關(guān)于靜電及其應(yīng)用，下列說法正確的是（）A．處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為0B．處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其表面沒有電荷C．避雷針就是利用靜電屏蔽實(shí)現(xiàn)了避免建筑物遭到雷擊D．超高壓帶電作業(yè)的工作服要用包含金屬絲的織物制成，這是利用了尖端放

電保證安全A2．口罩可預(yù)防經(jīng)空氣、飛沫傳播的疾病，其中間層的熔噴布是一種用絕緣材料做成的帶有靜電的超細(xì)纖維布，能阻隔幾微米的病毒，這種靜電的阻隔作用屬于（）A．靜電屏蔽

B．靜電吸附

C．靜電平衡

D．尖端放電B3．如圖所示為各種電場(chǎng)電場(chǎng)線的分布圖，場(chǎng)中的長(zhǎng)方體均為導(dǎo)體，其中正確的有（

）A．

B．C．

D．【詳解】A．導(dǎo)體在電場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生靜電感應(yīng)，靜電平衡時(shí)整個(gè)導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，表面是一個(gè)等勢(shì)面，而電場(chǎng)線與等勢(shì)面垂直，即與導(dǎo)體表面垂直，故A錯(cuò)誤。B．靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，即金屬盒內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，不存在電場(chǎng)，不能畫電場(chǎng)線，故B錯(cuò)誤。C．勻強(qiáng)電場(chǎng)的電場(chǎng)線分布應(yīng)平行等間距的，故C錯(cuò)誤。D．電場(chǎng)線從正電荷出發(fā)終止于負(fù)電荷或無窮遠(yuǎn)，故D正確。4．如圖所示為空腔球形導(dǎo)體（不帶電），現(xiàn)將一個(gè)帶正電的小金屬球放入空腔內(nèi)，靜電平衡時(shí)，圖中A、B、C三點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E的大小關(guān)系是（）A．EA>EB=ECB．EA>EB>ECC．EA=EB=ECD．EA=EB>EC【詳解】當(dāng)靜電平衡時(shí)，空腔球形導(dǎo)體內(nèi)壁感應(yīng)出負(fù)電荷，外表面感應(yīng)出正電荷，畫出電場(chǎng)線的分布如圖根據(jù)電場(chǎng)線越密，場(chǎng)強(qiáng)越大。由于A處電場(chǎng)線較密，B處電場(chǎng)線較疏，C處場(chǎng)強(qiáng)為零，則5．下列關(guān)于教科書上的四副插圖，說法正確的是（）A．圖甲為靜電除塵裝置的示意圖，帶負(fù)電的塵埃被收集在線狀電離器B上B．圖乙為給汽車加油前要觸摸一下的靜電釋放器，其目的是導(dǎo)走加油槍上的靜電C．圖丙中搖動(dòng)起電機(jī)，煙霧繚繞的塑料瓶頓時(shí)清澈透明，其工作原理為靜電吸附D．圖丁的燃?xì)庠钪邪惭b了電子點(diǎn)火器，點(diǎn)火應(yīng)用了電磁感應(yīng)原理A．根據(jù)圖甲可知，極板A與電源正極連接，極板A帶正電，帶負(fù)電的塵埃受到指向極板A的電場(chǎng)力作用，即帶負(fù)電的塵埃被收集在極板A上，A錯(cuò)誤；B．圖乙為給汽車加油前要觸摸一下的靜電釋放器，其目的是導(dǎo)走人手上的靜電，B錯(cuò)誤；C．圖丙中搖動(dòng)起電機(jī)，電極之間形成強(qiáng)電場(chǎng)，將氣體電離，電子被吸附到煙霧顆粒上，使煙霧顆粒帶負(fù)電，導(dǎo)致煙霧顆粒向正極移動(dòng)，其工作原理為靜電吸附，C正確；D．圖丁的燃?xì)庠钪邪惭b了電子點(diǎn)火器，點(diǎn)火應(yīng)用了尖端放電原理，D錯(cuò)誤。故選C。6．如圖所示，帶電金屬球靠近驗(yàn)電器。下列關(guān)于驗(yàn)電器的箔片的說法正確的是（）A．若不放金屬網(wǎng)罩，則箔片張開B．若放金屬網(wǎng)罩，則箔片張開C．無論放不放金屬網(wǎng)罩，箔片都不張開D．只要帶電金屬球電荷量足夠大，無論放不放金屬網(wǎng)罩，箔片都會(huì)張開A【詳解】加金屬網(wǎng)罩可避免電器設(shè)備受到外界電場(chǎng)的影響，所以驗(yàn)電器的箔片不張開；若沒有金屬網(wǎng)罩，則驗(yàn)電器小球和連桿及金屬箔片產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，箔片端感應(yīng)出電荷而張開，故A正確，BCD錯(cuò)誤。檢

測(cè)061．關(guān)于靜電的防止和應(yīng)用的事例中，不正確的是（）A．靜電除塵器是利用靜電把灰塵吸附在電極上的裝置B．地毯編織時(shí)，在地毯中夾進(jìn)一些導(dǎo)電纖維，防止靜電積累C．飛機(jī)飛行時(shí)與空氣摩擦，機(jī)身會(huì)帶靜電，著陸時(shí)導(dǎo)電橡膠輪胎會(huì)把靜電導(dǎo)走D．油罐車在運(yùn)輸過程中會(huì)帶靜電，為避免電荷越積越多，油罐車應(yīng)與地面絕緣D2．請(qǐng)用學(xué)過的電學(xué)知識(shí)判斷下列說法不正確的是（）A．高壓輸電導(dǎo)線表面要很光滑，以避免因尖端放電而損失電能B．避雷針避雷是將云層中積聚的電荷導(dǎo)入大地或?qū)⒋蟮氐呢?fù)電荷與其中和C．接觸帶有精密電子元件的電路板時(shí)，最好先用手接觸一下金屬水管或其它接地金屬D．雷雨天，武夷山金殿的屋頂常出現(xiàn)“雷火煉殿”的奇觀，這是靜電屏蔽的原因D3．如圖所示，當(dāng)我們使用有線話筒擴(kuò)音時(shí)，有些由于周圍環(huán)境中產(chǎn)生的電信號(hào)會(huì)通過話筒線混入功率放大器中進(jìn)行放大，影響擴(kuò)音的效果。因此，很多優(yōu)質(zhì)的話筒線在構(gòu)造上都采取了防備措施。其原理與以下應(yīng)用相同的是（）A．在燃?xì)庠钪械碾娮狱c(diǎn)火器B．野外高壓輸電線上方安裝兩條與大地相連的導(dǎo)線C．使空氣中的塵埃帶電，在靜電力作用下塵埃到達(dá)電極而被收集起來D．汽車噴漆中常采用讓油漆微粒與待噴工件分別帶異種電荷實(shí)現(xiàn)均勻噴涂根據(jù)題意可知，優(yōu)質(zhì)的話筒線的原理是靜電屏蔽A．在燃?xì)庠钪械碾娮狱c(diǎn)火器原理是尖端放電，故A錯(cuò)誤；B．高壓輸電線的上方還有兩條導(dǎo)線，這兩條導(dǎo)線的作用是它們與大地相連，形成稀疏的金屬“網(wǎng)”把高壓線屏蔽起來，免遭雷擊，故B正確；C．使空氣中的塵埃帶電，在靜電力作用下塵埃到達(dá)電極而被收集起來原理是靜電除塵，屬于靜電的利用，故C錯(cuò)誤；D．汽車噴漆中常采用讓油漆微粒與待噴工件分別帶異種電荷實(shí)現(xiàn)均勻噴涂，是靜電噴漆，屬于靜電的利用，故D錯(cuò)誤。B4．如圖所示，絕緣金屬球殼的空腔內(nèi)、外各有一小球B和A，球殼接地。下列說法正確的是（）A．若A球帶電，則球殼內(nèi)的B球處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零B．若B球帶電，則A球處的電場(chǎng)強(qiáng)度不為零C．若A球和B球均帶電，則彼此也不會(huì)相互影響D．若A球和B球均帶電，則由于球殼接地，A球?qū)球沒有影響，但B球?qū)球有影響ACA．若A球帶電，則B球相當(dāng)于放置在金屬球殼內(nèi)，B球處的