物理人教版(2019)必修第三册9.4静电的防止和利用（共33张ppt）

(共33张PPT)
课堂导入
为什么给车加油前要触摸一下静电释放器？
课堂导入
在我们身边到处都有静电。生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。静电与我们的生活密不可分。
静电有其有利的一面，也有有害的一面。为做好静电的防止和利用，我们需要先学习静电平衡。
01
静电平衡
如图，把一个不带电的金属导体ABCD放电电场强度为E的电场中。导体上会出现怎样的现象？
由于静电感应，在导体 AB 侧的平面上将感应出负电荷，在 CD 侧的平面上将感应出正电荷。
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1.导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动。
01
静电平衡
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导体两侧出现的正、负感应电荷，感应电荷在导体内部产生与电场强度E0 方向相反的电场，其电场强度为 E′。
2.导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中中产生反方向的附加场。
01
静电平衡
感应电荷的电场和外电场叠加，使导体内部的电场减弱。在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E＝0
3. 静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,就叫静电平衡状态。
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01
静电平衡
感应电荷的电场和外电场叠加，使导体内部的电场减弱。在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E＝0
3. 静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,就叫静电平衡状态。
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02
静电平衡的特点
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2.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为0。
1.金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。
02
静电平衡的特点
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3.导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。
若场强方向跟该点的表面若不垂直，则沿该点的表面就有一场强分量，电荷在这一场强分量作用下就会发生运动，就不会处于静电平衡状态了。
处于静电平衡状态下的导体中的电荷又是怎样分布的呢？
03
尖端放电
1.静电平衡时导体内部没有净剩电荷（净电荷），电荷只分布在导体的外表面。
2.处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度越大（即单位面积电荷量多），周围的场强越大。
均匀球形导体
枕形导体
03
尖端放电原理
使空气分子中的正负电荷分离，这个现象叫作空气的电离。
导体周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动
带电粒子与气体分子碰撞使气体分子中的正负电荷分离
03
尖端放电原理
导体尖端的电荷密度很大，因此，使空气分子电离的现象更容易发生在导体的尖端
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，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。
04
尖端放电应用
避雷针
导体尖端电荷密度大
尖端周围电场强
空气中残留带电粒子剧烈运动
分子中正负电荷分开
正负电荷奔向异种电荷
相当于尖端失去电荷
尖端放电
04
尖端放电应用
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，这是一种微弱的尖端放电现象。
高压输电设备
04
尖端放电应用
汽车接地导电带
火花塞
思考讨论
处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。如果放入静电场的是一个空腔导体，电荷分布又有什么特点呢？
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05
静电屏蔽
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。
05
静电屏蔽：外屏蔽
导体内空腔不受外界电场的影响
外电场
空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电场影响。
空腔导体屏蔽外电场
屏外不屏内
导体内空腔不受外界电场的影响
屏外不屏内
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。
07
静电吸附
05
静电屏蔽：内屏蔽
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，如图乙所示.
06
静电屏蔽：本质
实质：静电屏蔽实质是利用静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，即所谓屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。
06
静电屏蔽的应用
电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层金属等。
06
静电屏蔽的应用
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，使其免遭雷击。
06
静电屏蔽的应用
电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。
07
静电吸附
静电除尘的原理：带电粒子在电场中受到静电力作用向着电极运动，最后被吸附在电极上。
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小油滴
小油滴
静电除尘
07
静电吸附
静电喷漆
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
接负高压的涂料雾化器
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工件
07
静电吸附
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。
小试牛刀
某科学博物馆有一个令人印象深刻的实验演示：将人安置在一个巨大的金属笼内，即使外加于金属笼的高电压产生巨大火花，金属笼内的人依然毫发无伤。依据前述实验结果，若将一导体球壳置于电场中，则下列电力线分布示意图，何者正确？（各选项中实线代表不偏折的电力线，虚线代表垂直射入或穿出导体球壳表面的电力线）（　　）
A．
B．
C．
D．
E．
D
小试牛刀
电子墨水屏电纸书具有纸质书籍的阅读体验。其原理主要是电子墨水屏表面附着很多体积很小的“微胶囊”，封装了带有电荷的黑色颗粒和白色颗粒，底部电极接有如图所示的电源，使黑色和白色的颗粒有序排列，从而呈现出黑白分明的可视化效果。下列说法正确的有（　　）
A．图中白色颗粒带有正电，黑色颗粒带有负电
B．当画素颜色变化（黑白反转）时，电场力对白色颗粒做正功，对黑色颗粒做负功
C．当画素颜色变化（黑白转换）时，白色颗粒电势能增加，黑色颗粒电势能减少
D．除维持亮度外，电子墨水屏只有在画素颜色变化时才消耗电能
小试牛刀
A、由图可知，黑色颗粒被负电极吸引，所以黑色颗粒带有正电荷，白色颗粒被正电极吸引，所以白色颗粒带有负电荷，故A错误；
BCD、当画素颜色变化（黑白反转）时，电场力对白色颗粒、黑色颗粒均做正功，它们的电势能减少，所以除维持亮度外，电子墨水屏只有在画素颜色变化时才消耗电能，故BC错误，D正确。
小试牛刀
关于图中四幅图像的说法正确的是（　　）
A．甲图中，将带正电的小球C靠近不带电的导体，再沿图中虚线将导体分割成A、B两部分后，A所带电荷量小于B所带电荷量
B．乙图中，用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，箔片会张开
C．丙图中，处于静电平衡状态的导体腔的内外表面感应出等量异种电荷，导体壳内空腔C电场强度为0
D．丁图中，将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端并通过导线与大地相连制成避雷针，利用的是尖端放电原理
小试牛刀
A．甲图中，将带正电的小球C靠近不带电的导体，再沿图中虚线将导体分割成A、B两部分后，根据电荷守恒定律，A所带电荷量等于B所带电荷量，故A错误；
B．乙图中，用金属网把验电器罩起来，由于金属网罩的静电屏蔽，带电金属球靠近验电器时，箔片不会张开，故B错误；
C．丙图中，处于静电平衡状态的导体腔的外表面感应出等量异种电荷，内表面没有电荷，导体壳内空腔C电场强度为0，故C错误；
D．丁图中，将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端并通过导线与大地相连制成避雷针，利用的是尖端放电原理，故D正确。
总结归纳
一、静电平衡
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导体中无电荷定向移动的状态
2. 内部的场强处处为0
1. 建立平衡的时间是非常短暂的
3.导体内部无电场线分布，
外表面处场强方向与表面垂直
二、尖端放电
1. 电荷只分布在导体的外表面
2. 越尖锐的位置，电荷的密度越大
三、静电屏蔽
内屏蔽
外屏蔽
四、静电屏蔽的应用