物理人教版（2019）必修第三册9.4静电的防止及应用（共33张ppt）

(共33张PPT)
9.4静电的防止与应用
人教版（2019）高中物理（必修第三册）
第九章 静电场及其应用
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课堂导入
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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知识讲解
思考：不受外界影响时，导体中大量的自由电子做无规则的运动。若将导体放入电场强度为E0的电场中，自由电子怎样运动？
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知识讲解
E0
E′
E合=0
E′=E0
金属导体放在匀强电场中
问题2：导体内部自由电子会源源不断向外表面运动吗？
问题1：自由电子会运动吗？
1.概念：
导体内无电荷定向移动的状态；
2.静电平衡特点：
①导体内部场强处处为零
②电荷分布在导体表面。
一、静电平衡的特点
③导体表面附近电场强度方向与表面垂直。
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知识讲解
3、静电平衡时导体上电荷的分布特点：
结论1：导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。
结论2：在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大。
实验演示1：法拉第圆筒
实验演示2：不规则带电体
一、静电平衡
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知识讲解
3、静电平衡时导体上电荷的分布特点：
静电平衡时，导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面。
处于静电平衡状态的导体，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，周围的场强也越大;凹陷的位置几乎没有电荷。
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知识讲解
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尖端周围电场很强
空气电离
尖端上的电荷被中和
等效于
尖端 释放电荷
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。
尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象．
阅读课本P19页内容
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知识讲解
I
避雷针的原理
I
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知识讲解
尖端放电的应用：避雷针
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知识讲解
尖端放电的应用：打火装置
燃气灶点火装置
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知识讲解
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，伴随嘶嘶声，这种现象俗称电晕，这是一种微弱的放电现象。
尖端放电的防止：一般高压设备中导体的表面应该尽量光滑，
减少电能的损失
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知识讲解
处于静电平衡状态下的导体，电荷只分布在外表面，内部的场强处处为零。
将此导体挖成中空
中空部分的场强也处处为零，放在中空部分的物体不受电场的影响。
静电屏蔽现象
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知识讲解
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知识讲解
法拉第笼
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知识讲解
3． 静电屏蔽的两种情况
(1)屏蔽外电场：导体外部的电场影响不到导体内部
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。
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知识讲解
静电屏蔽的另一种形式
金属罩接地后，地上的自由电子，沿导线向上移动，把金属罩外部的正电荷中和，结果，小球的电场被控制在金属罩的内部，外部不再受影响。
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知识讲解
静电屏蔽的特技表演
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知识讲解
②电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。
4．应用：
①精密电学仪器或电子设备外面套有金属罩
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知识讲解
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。
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知识讲解
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。
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知识讲解
防辐射孕妇服
机械表的金属外壳
数据线的金属包线
静
电
屏
蔽
应
用
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知识讲解
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，静电的危害必须引起人们的警惕。
瓦
斯
爆
炸
在干燥的天气里脱去化纤衣服时，由于摩擦，身体上会积累大量电荷，这是如果用手指靠近金属物品时，会看到火花，听到噼啪声。这就是火花放电。
静电的危害
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知识讲解
避免静电火花的危害
▲油罐车的接地铁链
▲加油站的静电释放器
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知识讲解
八、静电的应用——静电吸附
1、静电除尘：
2、静电喷漆：
气体电离
→粉尘电荷
→移向电极
→粉尘搜集
原理：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
●应用：
让带电微粒在电场力作用下，奔向并吸附在电极上。
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2. 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。
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知识讲解
1.关于静电平衡状态，正确的表述是:
A.只有静电感应的导体,才有静电平衡状态.
B.绝缘体也有静电平衡状态。
C.不论导体是否带有电荷,只要电荷不再
定向移动,这种状态就是静电平衡状态。
D.导体达到静电平衡状态时内部场强为0。
CD
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知识讲解
C
2.当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是：( )
A.外电场E0消失。
B.感应电荷产生的电场E'为零。
C.导体内部合场强E内 = E0 + E'=0。
D.导体表面和内部场强均为零。
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知识讲解
3.在孤立点电荷+Q的电场中，金属园盘处于静电平衡状态：
1.盘内M点与O点场强关系？
2.盘上感应电荷在O点处场强大小和方向？
+Q
O
M
L
E外
E感
（EM=EO=0）
（E感=E外=KQ/L2，水平向右）
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4.在下列实验中，验电器的金属箔会张开的是
（ ）
B
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知识讲解
5. 如图, B是带有绝缘支架的空腔带电金属
球壳, A是验电器, A、B相距较远, 导线C的一端
接验电器的金属球, 下列现象正确的是( )
A. 将C的另一端与B的外壳接
触, 验电器的金箔张开
B. 将C的另一端与B的内表面
接触, 验电器的金箔张开
C. 将C的另一端与B的外壳接
触, 验电器的金箔不张开
D. 将C的另一端与B的内表面
接触, 验电器的金箔不张开
A
B
C
AB
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知识讲解
6. 如图所示, 在孤立点电荷+Q的电场中, 金属圆盘A处于静电平衡状态. 若金属圆盘平面与点电荷在同一平面内, 试在圆盘A内做出由盘上感应电荷形成的附加电场的三条电场线(用实线表示, 要求严格做图).
+Q
A
+Q
A
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7．在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。
起电机摇动时，塑料瓶内哪里电场强度最大？是锯条附近还是金属片附近？若锯条接电源负极，金属片接正极，这些烟尘最终到哪里去了？
尖端附近的电场线密集，所以在锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场；且根据俯视图可以看出料瓶内存在的是辐条形的电场，不是匀强电场，当静电除尘装置接通静电高压时，存在强电场，它使空气电离而产生阴离子和阳离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电烟尘在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到金属片上，这样消除了烟尘中的尘粒。
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