9.4 静电的防止与应用（37张PPT） 高二物理 人教版2019 必修第三册

(共38张PPT)
9.4 静电的防止与应用
人教版（2019）高二年级物理必修3同步备课系列
1
静电平衡
2
尖端放电
3
静电屏蔽
目录
CONTENTS
4
静电吸附
新课导入
自然界到处都有静电。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。
加油站的静电释放器
电子加工厂的静电释放器
在加油站给车加油前、在电子厂施工前，为什么要触摸一下静电释放器？
新课导入
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。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。
静电平衡
第一部分
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？
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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。
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
导体内自由电子的定向移动会一直进行下去吗？两端的感应电荷会无限制增加吗？
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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。
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
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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导体内自由电子的定向移动会一直进行下去吗？两端的感应电荷会无限制增加吗？
01 静电平衡
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？
尖端放电
第二部分
01 导体上电荷的分布
静电平衡时导体上电荷的分布特点：
结论1：导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。
结论2：在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大。
实验演示1：法拉第圆筒
实验演示2：不规则带电体
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01 导体上电荷的分布
01 导体上电荷的分布
几种常见导体上电荷的分布
均匀球形导体
枕形导体
原来，导体上越尖锐的地方电荷的密度越大，周围的场强也越大。这种特点可以加以应用吗？
02 尖端放电的原理
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
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。
02 尖端放电的原理
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。
新产生的带电粒子在强电场的作用下使空气进一步电离
电离产生的带电粒子在电场的作用下，向着与自己电荷符号相反的一端运动
02 尖端放电的原理
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。
燃气灶的点火器
02 尖端放电的原理
03 尖端放电的应用
1.避雷针
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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
03 尖端放电的应用
2.高压设备
(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。
03 尖端放电的应用
3:汽车接地导电带
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？
静电屏蔽
第三部分
01 静电屏蔽
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，这种现象叫做静电屏蔽。
罩上金属网罩
01 静电屏蔽
02 静电屏蔽的应用
应用：屏蔽服、屏蔽线、高压线屏蔽
屏蔽服
屏蔽线
高压线屏蔽
03内屏蔽与外屏蔽
内屏蔽
外屏蔽
接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响
静电吸附
第四部分
01 静电除尘
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。
A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，B附近的电场更强，B附近的空气分子更容易被电离；
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。
01 静电除尘
02 静电喷漆
接负高压的涂料雾化器
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工件
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。
03 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。
巩固提升
第五部分
01 小结
02 课堂练习
1.一金属球原来不带电，现沿球直径的延长线上放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则
A.Ea最大 B.Eb最大
C.Ec最大 D.Ea＝Eb＝Ec
02 课堂练习
【答案】C
【解析】处于静电平衡状态的导体内
部电场强度处处为零，故a、b、c三点
的电场强度都为零，处于静电平衡状
态的导体内部电场强度为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的电场强度与MN在这一点产生的电场的电场强度等大反向，由于c点离MN最近，故MN在c点的电场强度最大，则感应电荷在c点的电场强度也最大，故C正确，A、B、D错误。
02 课堂练习
2.(多选)(2023·天津二十中学高二期中)电力工作人员在几百万伏的高压线上进行带电作业，电工全身穿戴带电作业用的屏蔽服，屏蔽服是用导电金属材料与纺织纤维混纺交织成布后再做成的服装，下列说法正确的是
A.采用金属材料编织衣服的目的是使衣服不易拉破
B.采用金属材料编织衣服的目的是利用静电屏蔽
C.电工穿上屏蔽服后，高压线在体内的电场强度不为零
D.电工穿上屏蔽服后，感应电荷在体内的电场强度为零
【答案】BC
【解析】采用金属材料编织衣服的作用是利用静电屏蔽，故A错误，B正确；电工穿上屏蔽服后，体内合电场强度为零，高压线、感应电荷在体内的电场强度不为零，故C正确，D错误。
02 课堂练习
3.(2023·上海市嘉定区第二中学高二期中)如图是制作口罩的一种新颖的“静电”绝缘纤维布，熔喷层经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的飞沫，这种静电的阻隔作用属于
A.静电喷涂 B.静电吸附
C.静电感应 D.尖端放电
【答案】B
【解析】带电物体能吸引轻小物体，带有病毒的飞沫靠近口罩的熔喷层后，会被吸附在表面，无法通过，从而起到隔离病毒的作用，属于静电吸附，故选B。
9.4 静电的防止与应用
感谢欣赏