9.4 静电的防止与利用 课件 (共30张PPT) 高一物理人教版（2019）必修第三册

(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
自然界中到处都有静电。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。
在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？
1.能理解静电平衡状态的形成过程，认识和理解静电平衡及其特征。
2.能了解尖端放电、静电屏蔽现象，了解静电的防止原理。
3.能知道静电吸附原理，了解静电吸附在静电除尘等技术中的应用。
知识点一：静电平衡
思考2：把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场自由电子如何移动？
思考1：金属导体的微观结构如何？
有大量的自由电子,做无规则的热运动。
导体中自由电子在电场力作用下将发生定向移动.
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E0
A
B
C
D
思考3：自由电子会在什么地方积聚？
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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E0
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A
B
C
D
思考4：自由电子会一直不停的积聚吗？
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
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
放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态。处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0。
跟踪导练
如图所示，带正电小球 A 靠近不带电的金属导体 B ，由于静电感应导体 B 的左端出现负电荷，右端出现正电荷，下列说法，正确的是(　 　)
A.用手摸一下B的左端，B将带正电
B.用手摸一下B的右端，B将带正电
C.用手摸一下B的中部，B将不带电
D.用手摸一下B的任何部分，B都将带负电
D
知识点二：尖端放电
静电平衡时导体电荷的如何分布？
＋
E≠0
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，周围的电场强度越大。
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尖端周围的电场大
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1.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。
2.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。
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3.尖端放电的应用与防止
（1）应用：
汽车发动机的火花塞
燃气灶的点火器
电火花打点计时器
避雷针
I
避雷针的原理
I
视频：尖端放电（避雷针）
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。
（2）防止：
高压设备
2019年7月29日晚，一条求助微信，在衢州人的朋友圈里被广泛转发。华中科技大学的衢州籍学生吕某某，外出时不慎被雷电击中。假如在户外我们遭遇雷电，下列防雷措施可行的是（ ）
①在大树下避雷雨
②停留在山顶、山脊的凉亭等地方避雷雨
③不要快速开摩托、快骑自行车和在雨中狂奔
④在空旷地带，最好关掉手机电源
A. ①③ B. ②③
C. ①④ D. ③④
D
跟踪导练
知识点三：静电屏蔽
静电平衡时，内表面没有电荷，导体壳壁W内的电场强度为0,即电场线只能在空腔C之外，不会进入空腔之内。所以导体壳内空腔里的电场强度也处处为0。无论导体外部电场是什么样的，导体内部都不会有电场。

演示视频：静电屏蔽
1.静电屏蔽现象：
处于静电平衡状态的导体，内部空间电场强度处处为0。
可以利用金属壳或金属网封闭某一区域使该区域不再受外在电场的影响。这一现象称为静电屏蔽。
2.静电屏蔽的两种情况：
（1）导体外部的电场影响不到导体内部（外屏蔽）
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。
罩上金属网罩
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。
(2)接地导体的内部电场影响不到导体外部（内屏蔽）
如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷＋q。由于静电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷。其电场线如图甲所示，当把导体壳接地后，＋q在壳内的电场对壳外空间就没有影响了。
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。
3.应用
（1）电学仪器和电子设备外面的金属罩，通讯电缆外面所包的一层铅皮，可以防止外电场的干扰；
（2）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，形成一个金属“网”，内场强保持为0，高压外电场不会对内部的工人产生影响。
（3）三条输电线的上方还有两条导线，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。
4.静电的危害
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。
知识点四：静电吸附
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。
设法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。
静电除尘原理
（1）静电除尘
▲B附近的空气中气体分子被电离
▲电子在向着正极A运动的过程中，遇到油烟中的小油滴，会使油滴带负电
▲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
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小油滴
小油滴
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小油滴
小油滴
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（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：
▲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。
导体球壳B带有正电荷 Q，其中心处放有导体球 A，用细金属丝通过 B 上的小孔与地相连（金属丝不与球壳 B 接触），如图所示。则导体球 A（ ）
不带电
带正电
带负电
可能带正电，也可能带负电
跟踪导练
C
一、静电平衡
放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态。处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0。
二、尖端放电
1.空气的电离
2.尖端放电
三、静电屏蔽
1.静电屏蔽现象
2.静电屏蔽的两种情况
3.静电屏蔽的应用、静电的危害
四、静电吸附
静电除尘、静电喷漆、静电复印