物理人教版（2019）必修第三册9.4静电的防止及应用（共26张ppt）

(共26张PPT)
第九章　静电场及其应用
9.4　静电的防止与利用
1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体
特点.
2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现
象及其成因.
3.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理.
【学习目标】
一、复习旧课：静电感应现象
- +
+
C
A
B
用金属的微观结构模型来解释静电感应现象呢？
金属的微观结构模型
如：加油站里常见的“静电释放器”，司机或工人提加油枪前为什么必须用手要触摸一下静电释放器吗？
“静电释放器”可以把人体、金属、大地形成通路，将人体静电传入大地，这样就可以清除身体上的静电，防止发生火灾。
今天我们就来学习静电的防止与利用。
生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。静电的危害可能随时发生,医院手术台上，静电火花有可能引起麻醉剂爆炸；煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸……因此，静电的危害必须设法防止，静电的应用必须推广。
二、引入新课
1、现象：把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。
（一）静电感应
三、讲授新课
导体中自由电荷在电场力
作用下将发生定向移动。
导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中产生反方向的附加场。
导体中无电荷定向移动，导体内合场强为0，导体处于稳定的状态。
(1)处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零. E感应=-E外
(2)处于静电平衡状态的导体,表面上任一点场强方向与该点的表面垂直.
(3)静电平衡状态下的导体是个等势体,它的表面是个等势面.
(4)电荷分布在导体表面
3、静电平衡的特点
2、静电平衡状态。
发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E’和原电场E在导体内叠加为零，即E’=E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。
说明：若场强方向跟该点的表面不垂直,则沿该点的表面就有一场强分量,电荷在这一场强分量作用下就会发生运动,就不会处于静电平衡状态了。
例1：在静电平衡现象中，下列说法正确的有______
(1)静电平衡是由于导体内的自由电子在外电场的作用下发生定向移动，导致电荷在导体内发生重新分布
(2)达到静电平衡时，导体内部和表面电荷将停止运动
(3)达到静电平衡时，导体内部将没有“净”电荷
(4)达到静电平衡时，所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零
(1)(3)


4、电荷在导体外表面的分布
均匀球形导体
一端大一端小的导体
静电平衡时导体上的电荷分布 ：
①净电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷
②表面越尖处净电荷密度越大，凹陷处几乎无净电荷
实验观察：感应起电机的放电现象
（二）尖端放电
1.静电平衡时导体上电荷的分布的特点
（1）静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
（2）在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，周围的电场强度越大。
2.导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。
3.那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。
4、尖端放电现象
5、尖端放电现象分析
导体尖端电荷密度大
尖端周围电场强
空气中残留带电粒子剧烈运动
空气电离
正负电荷奔向异种电荷
尖端失去电荷
尖端放电
4.尖端放电的防止----避雷针。
6.避雷针的工作过程
导体尖端电荷密度大
尖端周围电场强
空气中残留带电粒子剧烈运动
空气电离
正负电荷奔向异种电荷
尖端失去电荷
尖端放电
将闪电导入大地
1、避免：尖端放电会使高压设备上电能损失，故高压设备导体的表面都是非常光滑。
2、现象：夜间高压线周围出现的绿色光晕，俗称电晕，是一种微弱的尖端放电。
油罐车的接地铁链
7、应用举例
1、导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。
（三）静电屏蔽
2、静电屏蔽的应用
电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。
例2：下列实验中，验电器的金属箔片会张开的是(　 )
A
B
C
金属网罩
绝缘底板
D
金属网罩
绝缘底板
E
地 面
金属网罩
F
ACE
不会
不会
不会
会
会
会
例3、请用学过的电学知识判断下列说法正确的是(　　)
A.高压作业电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B.小鸟停在单根高压输电线上会被电死
C.燃气灶的电子点火器的放电电极做成钉尖型比球形好
D.打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险
C
（四）静电吸附
B附近的空气中气体分子被电离
+
+
-
-
+
-
-
+
小油滴
小油滴
带负电的小油滴在静电力的作用下，向着正极A运动，最后被吸附到正极A上
静电除尘原理
尘埃
1、静电除尘。
使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来，这就是静电除尘。
原理：
静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B越近，电场强度越大。B附近的空气中的气体分子更容易被电离，成为正离子和电子。正离子被吸到B上，得到电子，又成为分子。电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电。粉尘被吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。
2、静电喷漆
接负高压的涂料雾化器
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工件
用接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力的作用下，油漆微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，这就是静电喷漆。
3、静电复印
复印机也应用了静电吸附。复印机的核心部件是有机光导体硒鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体 。没有光照时，OPC 是绝缘体，受到光照时变成导体。静电复印的工作流程如下：
充电 曝光 显影 转印 放电
1.下列做法中，属于预防静电危害的是（　　）
A．静电喷漆
B．在烟道的中央装有静电除尘器
C．电视机上装有一条户外天线
D．运输汽油等易燃易爆物品的车辆拖一条铁链在地上
D
2.如图所示，两个相同的空心金属球M和N，M带-Q电荷，N不带电（M、N相距很远，互不影响），旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时（　　）
A．P、R上均出现感应电荷
B．P上没有，而R上有感应电荷
C．P上有，而R上没有感应电荷
D．P、R上均没有感应电荷
P
R
M
N
B
知识小结
1.静电平衡
(1)静电平衡导体内部和表面的自由电子不再定向移动(仍有热运动)
(2)静电平衡时导体内部的场强处处为0(E内与E外等值反向)
(3)静电平衡时导体外表面附近电场线一定与表面垂直
(4)静电平衡时导体上的电荷分布
①净电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷
②表面越尖处净电荷密度越大，凹陷处几乎无净电荷
2.尖端放电原理:
强电场使空气分子电离，尖端上的电荷被空气中异号电荷中和应用:避雷针、高压线周围的绿色电晕、高压设备表面要光滑
3.静电屏蔽静电屏蔽:
金属网单内部不受外电场的影响原理:静电平衡时导体内部的场强处处为0应用:电子仪器和设备的金属网外套、电视电览线外面包一层铅皮电力工人穿的金属丝网衣、高压线上方的两条保护接地电线
4.静电吸附原理:
带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上
应用:静电除尘静电喷漆静电复印