1.5 静电的利用与防护 课件 (共21张PPT) 高一物理鲁科版（2019）必修三

(共21张PPT)
第1章　静电力与电场强度
1.5 静电的利用与防护
2
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。
1
了解静电除尘、静电喷雾、激光打印的工作原理。
难点
3
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。
重点
静电的利用与防护
1.静电的利用
(1)静电除尘能有效处理烟雾，与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少、效率高。
(2)静电喷雾是通过高压静电发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法。
(3)激光打印也是通过静电来实现“打印”的。
(4)静电还有很多应用。某些空气净化器利用静电来吸附空气中的尘埃；用静电处理种子增强抗病能力，提高发芽率；利用静电处理水，既能杀菌又能减少水垢等。
观察与思考
2.静电的防护
(1)防止静电危害的方法之一，是尽快把静电导入地下。
(2)雷击：带电云层接近地面时，地面上的物体因静电感应而带异种电荷，这些感应电荷更多分布在高大建筑物、大树等突出的物体上，当电荷积累到一定程度时，这些物体与云层间形成很强的电场，使空气电离，在云层与地面间形成强烈的火花放电。
(3)避雷针
带电导体凸起而尖锐的地方电荷比较密集，其附近空间电场也较强，避雷针便是利用了这一特点。带电云层接近时，避雷针上的感应电荷在其附近产生强电场，使避雷针与带电云层间的空气电离，电荷通过避雷针被直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。
1.(2023·福建省莆田一中高二期中)下列做法中，为了防止静电危害的是
A.高大建筑物顶部安装避雷针
B.尽可能保持印染厂车间里的空气干燥
C.使用电器时不能超过其电压或电流的额定值
D.手机一般都带有天线(有的手机为了美观设计为内置天线)
√
电荷通过避雷针被直接引入大地，属于静电的防护，故A正确；
印染厂车间内会产生大量的静电，若空气过于干燥则会引起火灾，所以应尽可能保持印染厂车间里的空气湿润，故B错误；
使用电器时不能超过其电压或电流的额定值，是为了避免电流过大烧坏电器，与静电的防护无关，故C错误；
手机带有天线是为了更好地接收或发射信号，与静电的防护无关，故D错误。
2.(多选)(2023·福建省德化第一中学高二月考)为了减少污染，工业废气需用静电除尘器除尘，某除尘装置如图所示，其收尘极为金属圆筒，电晕极位于圆筒中心。当两极接上高压电源时，电晕极附近会形成很强的电场使空气电离，废气中的尘埃吸附离子后在电场力的作用下向收尘极运动并沉积，以达到除尘目的。假设尘埃向收尘极运动过程中所带电荷量不变，下列说法正确的是
A.金属圆筒内存在匀强电场
B.金属圆筒内越靠近收尘极电势越高
C.带电尘埃向收尘极运动过程中加速度越来越大
D.带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小
√
√
根据图像信息可知，除尘器内电场在水平面上的分布类似于负点电荷电场，电晕极相当于点电荷而位于电场正中心，故A错误；
由题图可知，电晕极为负极，收尘极为正极，则金属圆筒内越靠近收尘极电势越高，故B正确；
由于越靠近收尘极电场线越来越稀疏，则带电尘埃向收尘极运动过程中受到的电场力越来越小，根据牛顿第二定律可知，加速度也越来越小，故C错误，D正确。
静电平衡与静电屏蔽
如图所示，将不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异种电荷。请思考下列问题：
观察与思考
(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？
答案　自由电子受外加电场的电场力作用而移动，向着与电场强度相反的方向定向移动。
(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？
答案　不能。感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场的电场强度大小相等时，电子的定向移动终止。
[梳理与总结]
1.静电平衡：导体中没有电荷定向移动的状态。
2.导体上电荷的分布特点：
静电平衡时，电荷只分布在导体的外表面。
3.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为零，外电场对壳(网)内不会产生影响的现象称为静电屏蔽。
4.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0，即外电场E0和感应电荷产生的电场E′的关系为E0＝－E′。
3.(2022·贵州省黔西南州金成实验学校高一期末)如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是
A.A、B两点电场强度相等，且都不为零
B.A、B两点的电场强度不相等
C.感应电荷产生的附加电场的电场强度大小EA>EB
D.当开关S闭合后，A、B两点的电场强度不为零
√
导体处于静电平衡状态，导体是一个等势体，导
体内部电场强度处处为零，A、B两点电场强度都
为零，A、B错误；
在导体内部，感应电荷产生的附加电场与正电荷在同一点产生的电场强度等大反向，正电荷在A点产生的电场强度较大，故EA>EB，C正确；
当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动，导体内部电场强度处处为零，D错误。
求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的电场强度的方法是：
(1)先求出外电场电场强度E外的大小和方向。
(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0。
(3)由E外＋E感＝0，求出感应电场E感的大小和方向。
总结提升
4.(2023·福建省德化第一中学高二开学考试)如图所示，将带正电的小球A放在不带电固定的金属空心球C内，另一带负电的小球B在靠近C的外部，则与竖直线相比将
A.A向左偏离竖直线，B向右偏离竖直线
B.A位置不变，B向右偏离竖直线
C.A向左偏离竖直线，B的位置不变
D.A和B的位置都不变
√
由于金属空心球可以屏蔽外部电场，所以小球B的电场对金属空心球C内无影响，即金属空心球C把小球A屏蔽了，使得小球A不受空心球外电场的影响，故小球A的位置不变。而小球A在金属空心球C内，由于静电感应使得金属空心球C外表面带正电而与小球B互相吸引，所以小球B向C靠近，小球B由于被吸引而向右偏离竖直线，故选B。
5.(2023·福建省宁德市高二阶段练习)一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10－8 C的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图所示，则A、B所带电荷量分别为
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球与A球内壁接触后成为一个新的导体，处于静电平衡状态，内部净电荷量为零，带电导体的电荷只能分布于导体的外表面，故QB＝0，QA＝4×10－8 C－2×10－8 C＝2×10－8 C，B正确。