9.4静电的防止与利用-2022-2023学年高二物理同步课件精选（人教版2019必修第三册）(共30张PPT)

(共30张PPT)
第4节 静电的防止与利用
第九章
静电场及其应用
课标定位
1、知道什么是静电平衡状态；
2、知道静电衡产生的条件；
3、掌握静电平衡状态下的导体特点；
4、了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用。
素养阐释
1、物理观念：静电平衡、尖端放电
2、科学思维：通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，掌握归纳静电平衡的概念，训练学生的推理能力。
引入
自然界到处都有静电。生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。
加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？
一、静电平衡
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感应电荷
1、 静电感应现象：
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在静电场力作用下导体上电荷重新分布的现象。
电荷的积聚会出现怎样的结果？
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2 静电平衡：
导体内电场强度
外电场强度
感应电荷电场强度
导体中电荷的宏观定向移动停止,电荷分布不随时间变化。
静电平衡条件：
（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；
（2）导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直.
当E感=E0时，内部合场强为零，此时电荷不再发生定向移动
推论：导体内各点电势相等
导体为等势体
【课堂反馈1】在点电荷－Q形成的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆盘所在平面与点电荷在同一平面内，则能正确表示圆盘上感应电荷在圆盘中A点所激发的附加场强E′的方向的是下图中的（ ）
A
思考：导体表面电荷分布规律
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静电平衡导体,表面曲率越大的地方,电荷面密度越大，电场越强。
带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象．
二、尖端放电
1.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，即空气电离。
2.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。
思考:生活中有哪些应用？
避雷针
燃气灶和燃气热水器的电子点火装置
针尖形状
避雷针模拟
尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，这种现象俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电．
燃气灶电子点火器和火花塞的电极做成针尖形状，利于放电形成电火花。
拓展：武当山金殿的雷火炼殿
【课堂检测2】避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是（ ）
A.云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地
B.避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷
C.云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地
D.以上说法都不对
B
三、静电屏蔽
思考：静电平衡时，导体内部没有电荷，如果放入静电场的是空腔导体，空腔导体内部有没有电荷？
用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁.观察小球能不能使验电器箔片张开。
法拉第圆筒实验：
①现象：由于静电感应，验电器箔片张开，如图甲。将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，如图乙，即外部电场影响不到导体内部．
②本质：静电平衡时，导体壳壁W内的电场为零，内表面又没有电荷，即导体壳内空腔里的电场也处处为零。
1、导体内部不受外部电场的影响
演示：静电屏蔽
屏蔽外电场
屏蔽内电场
2.静电屏蔽的两种情况
1　屏蔽外电场
用空腔导体屏蔽外电场
　2.屏蔽内电场
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接地空腔导体屏蔽内电场
静电屏蔽现象
四、静电的危害
（1）引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰。
（2） 击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成品率。
（3）高压静电放电造成电击，危及人身安全。
（4） 在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。
（5） 吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，大大降低成品率。
静电防范
超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。
静电防范
电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。
静电防范
三条输电线上方还有两根导线与大地相连，形成一个稀疏金属“网”，将高压线屏蔽起来。
静电防范
静电的应用
在电场中，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。这一原理在生产技术上被广泛应用。
1、静电喷漆： 接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。
2、静电除尘：
3、静电复印：
【课堂反馈3】下列说法正确的是（ ）
A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C.小鸟停在单根高压输电线上会被电死
D.打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险
B
课堂小结
1、处于静电平衡状态的导体的特点：
3、静电屏蔽
内部场强处处为零，电荷不再发生定向移动。
2、尖端放电：
4、静电的危害、防止、应用
由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为零，相当于遮挡了外界电场对它内部的影响，这种现象叫做静电屏蔽。
【课堂检测1】下图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况下，放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引的有（ ）
AD
【课堂检测2】如图所示是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M接高压电源的正极，金属板N接负极.金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头.逐渐升高电源电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象.先产生放电现象的是（ ）
A.A金属柱
B.B金属柱
C.A、B金属柱同时
D.可能是A金属柱，也可能是B金属柱
A
【课堂检测3】一带有绝缘底座的空心金属球壳A带有4×10－8 C的正电荷，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球与球壳A内壁接触，如图8所示，则A、B带电荷量分别为（ ）
A.QA＝＋1×10－8 C，QB＝＋1×10－8 C
B.QA＝＋2×10－8 C，QB＝0
C.QA＝0，QB＝＋2×10－8 C
D.QA＝＋4×10－8 C，QB＝－2×10－8 C
B