靜電的防止與利用 高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊

普通高中物理必修第三冊第九章

靜電場及其應(yīng)用

9.4靜電的防止與利用關(guān)鍵術(shù)語靜電平衡尖端放電靜電屏蔽靜電吸附把一個(gè)不帶電的金屬導(dǎo)體ABCD放到電場強(qiáng)度為E0的電場中。能使金屬導(dǎo)體帶電嗎？

靜電平衡++++++------靜電平衡

------E置于電場中的導(dǎo)體，自由電子受電場力作用，將發(fā)生定向移動(dòng)。

-----E在導(dǎo)體兩端，積聚等量異種電荷，即出現(xiàn)靜電感應(yīng)現(xiàn)象。1、自由電子定向移動(dòng)

2、出現(xiàn)靜電感應(yīng)現(xiàn)象靜電平衡當(dāng)E’=E時(shí)，即內(nèi)部合場強(qiáng)為零時(shí)，電荷不再發(fā)生定向移動(dòng)，達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。3、感應(yīng)電荷產(chǎn)生電場

-----EE’E合=0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)部的場強(qiáng)E合處處為零。3.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(diǎn)的表面垂直。1.金屬導(dǎo)體建立靜電平衡的時(shí)間非常短暫。（約1納秒）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？靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)一金屬球，原來不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長線放置一正的點(diǎn)電荷

Q，如圖所示，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在球內(nèi)直徑上a、b、c三點(diǎn)的電場強(qiáng)度大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比（）A．Ea最大B．Eb最大C．Ec最大

D．Ea＝Eb＝Ec感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加場強(qiáng)、點(diǎn)電荷

Q產(chǎn)生的場強(qiáng)、合場強(qiáng)三者是不同的。abcQC習(xí)題訓(xùn)練導(dǎo)體的電荷分布靜電平衡時(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：法拉第圓筒實(shí)驗(yàn)演示2：不規(guī)則帶電體習(xí)題訓(xùn)練均勻球形導(dǎo)體枕形導(dǎo)體靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上的電荷分布2.導(dǎo)體上越尖銳的地方電荷的密度越大，周圍的場強(qiáng)也越大。尖端放電1.靜電平衡時(shí)導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈剩電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。尖端放電原理▲導(dǎo)體周圍的強(qiáng)電場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)電場使空氣分子中正負(fù)電荷分離的現(xiàn)象叫做空氣的電離。▲新產(chǎn)生的帶電粒子在強(qiáng)電場的作用下使空氣進(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。尖端放電原理尖端放電生活應(yīng)用-----------+++++++++導(dǎo)體尖端電荷密度大尖端周圍電場強(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避雷針

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，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。生活應(yīng)用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。高壓設(shè)備生活應(yīng)用靜電平衡把一只小鳥放入一個(gè)用金屬網(wǎng)制成的鳥籠中，再把鳥籠放入高壓電場中，鳥會(huì)安然無恙嗎？如果人在金屬籠子里，給籠子加上高壓電，人安全嗎？靜電平衡靜電平衡時(shí)，內(nèi)表面沒有電荷，導(dǎo)體殼壁W內(nèi)的電場強(qiáng)度為0,即電場線只能在空腔C之外，不會(huì)進(jìn)入空腔之內(nèi)。所以導(dǎo)體殼內(nèi)空腔里的電場強(qiáng)度也處處為0。無論導(dǎo)體外部電場是什么樣的，導(dǎo)體內(nèi)部都不會(huì)有電場。

靜電屏蔽導(dǎo)體球殼內(nèi)(或金屬網(wǎng)罩)達(dá)到靜電平衡后，內(nèi)部場強(qiáng)處處為0，不受外部電場的影響，內(nèi)部的儀器不會(huì)受到外電場的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。金屬網(wǎng)罩內(nèi)部儀器不受外電場的影響。靜電屏蔽的應(yīng)用三條輸電線的上方還有兩條導(dǎo)線，與大地相連，形成一個(gè)稀疏的金屬網(wǎng)，把高壓線屏蔽起來，免遭雷擊。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)用電力工人高壓帶電作業(yè)，全身穿戴金屬絲網(wǎng)制成的衣、帽、手套、鞋，可以對(duì)人體起到靜電屏蔽作業(yè)，使人安全作業(yè)。靜電屏蔽的應(yīng)用屏蔽內(nèi)電場導(dǎo)體外部空間不受內(nèi)部電場影響。本質(zhì)：仍然是靜電感應(yīng)，導(dǎo)體內(nèi)表面感應(yīng)電荷與殼內(nèi)電場

在導(dǎo)體殼表面以外空間疊加結(jié)果為零。習(xí)題訓(xùn)練

如圖所示，把原來不帶電的金屬球殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不于B發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后，則（）

A.B的空腔內(nèi)電場強(qiáng)度為零

B.B不帶電

C.B的外表面帶正電

D.B的內(nèi)表面帶負(fù)電DAB靜電吸附靜電雖然會(huì)有危害，但也可以利用。在電場中，帶電粒子受到靜電力的作用，向著電極運(yùn)動(dòng)，最后會(huì)被吸附在電極上。這一原理在生產(chǎn)技術(shù)上被廣泛應(yīng)用。1.靜電除塵帶電粒子在電場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。題目：判斷A、B接電源的正負(fù)極靜電吸附靜電吸附2.靜電噴漆▲接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶