第九章 第4节静电的防止与利用--人教版高中物理必修第三册教学课件(共32张PPT)

(共32张PPT)
第九章 静电场及其应用
第四节 静电的防止与利用
物理
在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？
新知导入
新知讲解
1.自然界的这些现象说明什么问题？
2.这些放电现象有什么共同特点？
一、静电平衡
思考：
1.金属导体的微观结构如何？
2.放入静电场中，自由电子怎样移动？
3.自由电子会在什么地方聚集？
4.电子的积聚会产生怎样的结果？
5.最终会出现怎样的现象？
讨论：如何论证“处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零”？
新知讲解
1.静电感应
把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受静电力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。
2.静电平衡
发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场和原电场在导体内叠加为0，即E =E 时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。
新知讲解
3.静电平衡状态导体的特点：导体内部的电场强度处处为零。
思考：怎么理解静电平衡状态导体内部的电场强度为零？
新知讲解
一头大一头小的导体电场线分布图
静电平衡时，导体上的电荷分布有以下特点:
1.导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
2.在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，周围的电场强度越大。
新知讲解
【例题1】 如图所示，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，验电器的金属箔片张开
B.将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔片不张开
C.将C的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔片不张开
D.将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔片不张开
A
典例探究
【变式训练1】 (多选)小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物理知识及其理解，下列说法正确的是（　　）
A.三个图标都是为了防止静电的产生
B.工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装
C.化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患
D.用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系
AC
变式训练
二、尖端放电
新知讲解
思考：空气的电离容易在导体的什么部位发生？
1.电离：在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离。
2.尖端放电：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，与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷。
思考1：尖端放电在生活中有哪些实际应用或现象？
新知讲解
思考2：避雷针的原理和作用是什么？
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。它是一个或几个尖锐的金属棒，安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触。当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。
新知讲解
【例题2】 湖北武当山的主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿，该金殿全部为铜铸鎏金。雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新洗炼过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”。已知电场强度超过3.0×106 V/m时，空气将被击穿发生放电。关于“雷火炼殿”，下列说法错误的是（ ）
A.带电乌云移动到金殿上空时，金殿上表面有与乌云电性相反的电荷
B.雷雨天气时，游客躲在殿内，可以降低被雷电击中的可能性
C.雷雨天气时，金殿屋顶上曲率半径越大的地方，空气越容易被击穿
D.近年来金殿安装了避雷针，“雷火炼殿”的奇观消失了
C
典例探究
【变式训练2】(多选) 山西被称为“中国古代建筑艺术博物馆”，这些建筑大部分都加装了避雷针。雷雨天气时，云层底端带负电，下列说法正确的是（ ）
A.云层靠近避雷针时，避雷针感应出正电荷
B.避雷针也可以不连接埋在地底的金属板
C.必须有闪电击中避雷针，避雷针才能发挥作用
D.避雷针是利用尖端放电的一种设施　
AD
变式训练
新知讲解
思考：高压线周围的电场很强，人体也是导体，靠近高压线非常危险。而高压带电作业的工人却可以全身而退，这是为什么呢？
三、静电屏蔽
新知讲解
【演示实验】
1.带电的金属球靠近验电器，但不接触。
现象：验电器的金属箔片张开。
新知讲解
2.金属网把验电器罩起来，带电金属球靠近验电器。
现象：验电器的金属箔片未张开。
思考：这种现象说明什么？
新知讲解
1.导体球壳内(或金属网罩内)达到静电平衡后，内部电场强度处处为零，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫作静电屏蔽。
2.实质：利用静电感应现象使金属壳内(或金属网罩内)的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．
新知讲解
静电屏蔽的应用
电力工作人员带电作业时全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、鞋、手套等，有效保证工作人员的生命安全。
新知讲解
实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。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，使其免遭雷击。
思考：静电屏蔽现象在生活中有哪些应用？
新知讲解
【例题3】在科技馆的静电体验区，当人进入一个金属笼后，用特斯拉线圈产生200多万伏的高压，与金属笼之间发生火花放电，但人在金属笼内是非常安全的。在火花放电过程中（　　）
A.笼体不带电荷
B.金属笼内部电场强度为零
C.人与金属笼内壁接触会发生触电
D.人和笼体带同种电荷
B
典例探究
变式训练
【变式训练3】 某日，一群游客在新疆吐鲁番某沙漠景区自驾游。兴致正浓时天色突变，眼见雷雨将至，随后沙丘高处的几名游客的头发直立如同刺猬一般，如图所示。此时为了保障人身安全，下列最为有效合理的一种避险方式是（　　）
A.蹲下并用手触摸地面
B.往沙漠低处跑
C.用水将头发淋湿
D.躲进汽车里
D
四、静电吸附
应用：静电除尘、静电喷漆、静电复印等。
静电除尘
新知讲解
新知讲解
静电复印
静电喷漆
C
课堂练习
1.秋冬季节，空气干燥，容易产生静电。有关生活中的静电，下列说法错误的是（ ）
A.静电复印是利用了静电吸附的原理
B.农业中利用静电喷雾能提高效率和降低农药的用量
C.运输汽油的油罐车拖着一条铁链，利用了尖端放电的原理
D.在将外衣脱下的过程中，内外衣间摩擦起电，内衣和外衣所带的电荷是异种电荷
2.(多选)如图所示，内外表面涂有绝缘材料的金属球壳的空腔内、外各有一小球B和A，球壳接地。下列说法正确的是（　 　）
AC
课堂练习
A.若A球带电，则球壳内的B球处的电场强度为零
B.若B球带电，则A球处的电场强度不为零
C.若A球和B球均带电，则彼此也不会相互影响
D.若A球和B球均带电，则由于球壳接地，A球对B球没有影响，但B球对A球有影响
3.请用学过的电学知识判断下列说法正确的是（　　）
A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C.电学仪器放在塑料外壳中，可以防止外界电场对电学仪器的影响
D.打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险
B
课堂练习
B
4.低碳环保是我们追求的生活方式。一个用来研究静电除尘的实验装置如图所示，处于强电场中的空气分子会被电离为电子和正离子，当铝板与手摇起电机的正极相连，缝被针与手摇起电机的负极相连，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香。转动手摇起电机，蚊香产生的烟雾会被铝板吸附，停止转动手摇起电机，蚊香的烟雾又会袅袅上升。关于这个现象，下列说法正确的是（　　）
课堂练习
A.烟尘带正电
B.同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越大
C.同一烟尘颗粒在被吸附过程中离铝板越近速度越小
D.同一烟尘颗粒在被吸附过程中如果带电荷量不变，离铝板越近则加速度越大
课堂小结
一、静电平衡
1.金属导体中，没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态
2.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
二、尖端放电
1.导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
2.在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大。
3.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作空气的电离。
4.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。
三、静电屏蔽
具有空腔的金属导体（网）在静电平衡状态下，不仅导体内部场强为零，腔内场强也为零，因而置于腔内的物体不受外界电场的影响，这种作用叫静电屏蔽。
四、静电吸附
1.静电除尘
2.静电喷漆
3.静电打印
课堂小结
谢谢大家