1.5 静电的防止与应用 (共28张PPT) 课件 2024-2025学年高一物理鲁科版（2019）必修第三册

(共28张PPT)
第一章 静电力与电场强度
第5节 静电的利用与防护
自然界到处都有静电。生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？
静电有其有利的一面，也有有害的一面，做好静电的防止和利用就显得尤为重要。
知识点一：静电的利用
1.静电除尘
静电除尘是利用高压静电实现除尘
当电压达到一定值时，金属丝（电晕极） 与筒收尘极之间会形成很强的电场，使空气电离。大部分烟雾颗粒或粉尘在吸附电离所产生的负电荷后，在电场力作用下向金属筒运动，并落在金属筒上，通过除尘后的气体则从出口排出。
与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少、效率高，可广泛用于发电、冶金、水泥以及其他产生烟雾和粉尘的工矿企业。
2.静电喷雾
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。
广泛应用于农药喷洒或汽车、 家电外壳喷涂等。
在喷口和工件之间便形成了较强的静电场。当涂料从输料管进入导流管的喷口时，由于导流管接上高压负极发生放电，周围产生密集的电荷，涂料微粒带上负电荷，在静电力和高压空气的作用下飞向工件，并均匀地吸附在工件表面。再经过干燥或加热，涂料固化成厚度均匀、质地坚固的涂层，这样喷涂工作便完成了。
3.激光打印
下达打印指令
→充电：在感光鼓上充满负电荷或正电荷
→曝光 ：将图文资料通过激光束照射到感光鼓上，感光鼓表面被激光照射到的地方的电荷被释放，没有照射到的地方仍然带有电荷，从而在感光鼓上形成与图文对应的潜像
→显像：让碳粉匣中的碳粉带上与静电潜像电性相反的电荷，当快速转动的感光鼓上的静电潜像经过碳粉匣时，便会吸附带负电的碳粉，出图文影像；
→转像：纸张进入机器内部后，由于异种电荷相互吸引，碳粉在高温下固定于纸张上。→最后除去静电，使感光鼓恢复到初始状态，以便开始下一个工作循环。
复印机用的感光鼓材料是感光型半导体：即在暗态时(不受光)为绝缘体；
而在亮态(受光)时为导体。
知识点二：静电的防护
雷电是自然界常见的静电现象。
防止静电危害的方法之一，是尽快把静电导入地下。
（1）避雷针
高大建筑物上安装尖端导体——避雷针（接闪杆），并用符合规格的导线与埋在地下的接地装置连接起来。
当带电云层接近时，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，电荷通过避雷针和符合规格的导线被直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。
（5）油罐车车尾装有一条拖在地上的导电拖地带， 以导走运输过程中油和油罐摩擦产生的静电，避免由此引起爆炸。
（2）在接触带有大量精密电子元件的电路板前， 应先用手握一下金属水管或其他接地金属， 把人体的静电导走；
（3）印刷车间空气应保持适当的湿度，以便于导走纸页间相互摩擦产生的静电；
（4）加油站加油枪旁常有一个触摸式人体静电释放器， 加油前用手触摸上面的金属球， 可将人体的静电导走。
E0
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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。
2.导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中产生反方向电场强度Eˊ。
知识点三：静电平衡和静电屏蔽
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E0
E'
E'
E'
静电平衡
E0
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E'
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3.感应电荷的电场增到与外电场相等时E'=E0，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止。
E0
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E=0
4.静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,叫静电平衡状态。
5.静电平衡的特点：
（2）处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
（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。
（1）金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。
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：空腔导体或金属网罩可以把外部电场遮住，使其不受外电场的影响。
2.实质:静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象,使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零,好像是金属壳将外电场“挡”在外面,即所谓的屏蔽作用,其实是壳内两种电场并存,矢量和为零而已。
3.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
如图,把验电器靠近带电体,箔片会张开,但如果把验电器置于金属网罩内,再靠近带电体,箔片不再张开,说明网罩内不受外电场的影响。
②接地导体的内部电场影响不到导体外部
如图,如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷+q。由于静电感应,导体球壳内外表面感应出等量的异种电荷,其电场线分布如图甲所示;当把导体球壳接地后,+q在壳内的电场对外部空间就没有影响了,此时的电场线分布如图乙所示。
4.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。
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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1.小林同学乘坐飞机时透过窗户看到机翼上有多条针一样的装置,对这些针样装置,下列说法正确的是( )
A.起避雷针作用,防止飞机被雷击
B.通过尖端放电导走飞机表面的静电荷
C.由于摩擦起电,机翼上的a点比针上的b点的电荷密度大
D.由于摩擦起电,机翼上的a点与针上的b点的电场强度Ea=Eb
B
2.把物体上产生的静电荷移走可以防止因静电荷积累而造成的危害。下列措施中,采取了上述方法的是( )
A.油罐车后面装一条拖地铁链
B.电工钳柄上套有绝缘胶套
C.飞机上安装接地电缆
D.印染车间里保持适当的湿度
ACD
3.如图所示,把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中,导体处于静电平衡状态。下列说法正确的是(　　)
A.导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度
B.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA=EB
C.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EAD.当开关S闭合时,电子从大地沿导线向导体移动
D
4.(多选)如图所示,放在绝缘台上的金属网罩内放有不带电的验电器C,若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属网罩B,则( )
A.在B的内表面带正电荷
B.在B的右侧外表面带正电荷
C.若金属网罩B接地,验电器的金箔将张开
D.将金属网罩B接地,验电器上端的金属球一定不带电荷
BD