物理人教版（2019）必修第三册9.4 静电的防止与利用（共29张ppt）

(共29张PPT)
9.4静电的防止与利用
知识回顾
静电感应
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A
B
C
把金属导体放在外部电场中，导体内自由电荷重新分布的现象。
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将金属导体ABCD 放入电场强度为E0的电场中自由电子怎样移动？
E0
自由电子在库仑力作用下向左移动。
A
B
C
D
一、静电平衡
自由电子会在什么地方积聚？
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E0
在金属导体两端，积聚等量异种电荷。即AB面上出现负电荷，CD 面上将剩下等量的正电荷，即静电感应现象。
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A
B
C
D
E0
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感应电荷会在金属导体内部产生附加场强E
E合 = E0–E
A
B
C
D
自由电子会一直不停的积聚吗？
与原电场E0叠加。只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。
，容易看出E 的方向与E0相反，
当金属导体内部合场强为零时，即E =E0时，自由电子不再发生定向移动。
E0
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E合 = E0–E =0
达到静电平衡状态。
A
B
C
D
静电平衡状态下的导体
结论
1、处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
2、导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直
二、尖端放电
静电平衡时导体电荷的如何分布？
①导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
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②在导体外表面 , 越尖锐的位置,电荷的密度越大。
1．空气的电离
强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离。
2．尖端放电
在强电场作用下，物体尖端部分发生的一种放电现象称为尖端放电。
尖端周围的电场大
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施
I
避雷针的原理
I
建筑物安装了避雷针，在避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放出，逐渐中和云中的电荷，保护建筑物，使其免遭雷击。
带电鸟笼里的鸟和人为什么安然无恙？
张开
闭合
说明：实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。
静电屏蔽
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，不受外部电场的影响，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。
3、静电屏蔽
①现象：由于静电感应，验电器箔片张开。将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，即外部电场影响不到导体内部。
②本质：是静电感应，导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零。
1.屏蔽外电场
外电场
空腔导体屏蔽外电场
②导体壳接地后，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的另一端无穷远处，空间电场起于场源正电荷终于导体壳内表面负电荷，导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零，导体外部空间不受内部电场影响。
2.屏蔽腔内电场
本质：仍然是静电感应，导体内表面感应电荷与壳内电场在导体壳表面以外空间叠加结果为零。
①导体壳没有接地时处于内部电场中，达到静电平衡，导体壳内外表面出现等量异种电荷，空间电场的电场线起于场源正电荷，终于导体壳内表面负电荷，再起于导体壳外表面正电荷，终于无穷远，壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零。
2.屏蔽腔内电场
静电屏蔽的应用
电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。
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。
静电屏蔽的应用
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。
野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线的上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。
静电的危害可能随时发生。例如，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，静电的危害必须引起人们的警惕。
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。
四、静电吸附
①静电除尘
利用异性相吸原理
②静电喷漆
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。
应用3：静电复印
利用有机光导体的光敏特性，让电荷排列组合成相应的文字图样，利用静电吸附吸上墨粉，再将墨粉图样转印到纸上。
1、将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不和球壁接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近,如图所示。下列说法正确的有(　　)。
A.A往左偏离竖直方向,B往右偏离竖直方向
B.A的位置不变,B往右偏离竖直方向
C.A往左偏离竖直方向,B的位置不变
D.A和B的位置都不变
B
2、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
例3：如图所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓慢地靠近 (不接触，且未发生放电现象)时，下列说法中正确的是 (　 　)
A.B端的感应电荷越来越多
B.导体内场强越来越大
C.导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强
D.导体的感应电荷在M、N 两点产生的场强相等
AC
课堂练习
解题提示：感应起电，达到静电平衡状态。且不是均匀的电场。
例：处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是
A.导体内部无任何电场
B.外电场不能进入导体内部
C.所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零
D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零
D
课堂练习
解题提示：壳外电荷在壳内空间依然产生电场，只不过与内电场相抵消。
课堂小结
一、静电平衡
①金属导体中，没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态。
②处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
二、尖端放电
①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,电荷的密度越大。
③导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离。
④那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫尖端放电。
三、静电屏蔽
具有空腔的金属导体（网）在静电平衡状态下，不仅导体内部场强为零，腔内场强也为零，因而置于腔内的物体不受外界电场的影响，这种作用叫静电屏蔽。
四、静电吸附
→利用异性相吸原理
①静电除尘
②静电喷漆
③静电打印