第4节 趋利避害——静电的利用与防止
学 习 目 标
知 识 脉 络
1．知道静电对日常生活、生产有利也有弊．
2．通过实例，了解在生产和生活中静电的利用与防止．(重点、难点)
一、静电的利用
1．静电复印、静电除尘、静电喷漆、静电植绒、静电喷药等都是静电的应用．
2．静电处理的种子抗病能力强，且发芽率高；经过静电处理的水，既能杀菌又不易起水垢．
二、静电的防止
1．方法：将静电荷导走或静电屏蔽．
2．实例
(1)在印染厂里，棉纱、毛线、化学纤维上的静电会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降．人们常常采用湿度调节来解决这一问题．设法使车间里保持一定湿度，让电荷随时放出，便可以消除静电危害．
(2)雷电这一静电现象常常会造成巨大的自然灾害，为了避免雷电的危害，通常使用避雷针．避雷针的尖端安装在建筑物的顶部，并通过金属线与埋在地下的金属板相连．遇到雷雨时，云层上的大量静电由避雷针直接导入地下，同时，避雷针的尖端向空中放电，也中和了云层中的部分电荷，这样就避免了建筑物遭受雷击．
(3)在生产和科研中，电磁仪器常会因外界电场干扰而无法正常工作．针对这一类现象，人们常采用静电屏蔽的方法，把这些设备置于接地的封闭(或近似封闭)金属罩中．
1．思考判断
(1)雷雨时可以躲在大树下避雨．(×)
(2)避雷针主要用来保护露天的变配电设备和建筑物．(√)
(3)接地主要用来消除导电体上的静电，不宜用来消除绝缘体上的静电．(√)
(4)人体的安全电压是220 V．(×)
2．合作探究
(1)静电应用的原理是什么？
【提示】 同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，利用静电力控制带电粒子的运动或分布．
(2)为什么飞机加油时加油车和飞机之间用一根金属导线相连且接地？
【提示】 因为飞机降落时轮胎和地之间摩擦产生静电，若不及时导走，飞机就会通过与它接触的物体放电，产生电火花，引起火灾．所以要在加油车和飞机之间用一根金属导线相连且接地，把飞机上的电荷及时导走，防止意外放电.
静电的利用
静电也可以被人们利用．目前，静电的应用已有多种，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等方面．但依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在静电力作用下奔向并吸附到电极上．
1．如图所示是静电除尘装置的示意图，它由金属管A和管中金属丝B组成，有关静电除尘的原理，以下说法正确的是( )
A．A接高压电源负极，B接高压电源正极
B．煤粉等烟尘吸附电子后被吸在B上
C．靠近B处电场强度大，B附近空气被电离成阳离子和电子
D．煤粉等烟尘在强大电场作用下电离成阴、阳离子，分别吸附在B和A上
C [除尘器圆筒的外壁连接在高压电源的正极，中间的金属丝连接到高压电源的负极，靠近金属丝的气体在强电场作用下，电离成阳离子和电子，电子飞向筒壁的过程中，附着在煤粉上，使煤粉飞向筒壁，最后在重力作用下落至筒底，故C正确，A、B、D均错误．]
2．(多选)静电喷涂机原理如图所示．静电喷涂机接高压电源，工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动，微粒最后被吸附到工件表面．关于静电喷涂机的涂料微粒，下列表述正确的有( )
A．微粒带正电
B．微粒带负电
C．微粒可能带正电，也可能带负电
D．微粒受电场力作用
BD [当涂料经过静电喷涂机喷嘴时，因为喷嘴与高压电源的负极相连，使得涂料微粒带负电，它们因同种电荷相互排斥而扩散开来，而被喷涂工件带正电，所以微粒在电场力的作用下奔向工件被吸附到工件表面，所以选项B、D正确，A、C错误．]
静电的防止
1．静电的产生
两种不同的物体相互摩擦可以起电，甚至干燥的空气与衣物摩擦也会起电．摩擦起的电在能导电的物体上可迅速流失，而在不导电的绝缘体如化纤、毛织物等物体上就不会流失而形成静电，并聚集起来，当达到一定的电压时就产生放电现象，产生火花并发出声响．
2．放电产生的原因
空气中存在少量的自由电子，当导体上聚集的电荷很多时，会在周围空间产生强电场，空气中的自由电子很快被加速到较大的速度和空气中的分子进行碰撞，使空气中的分子电离，这样，在很短时间内空气中会产生大量的自由电荷，形成强烈的放电现象．
3．几种常见的放电现象
(1)火花放电
当电荷在物体上大量积累时，在物体周围会产生很强的电场．如果电场足够强，原来是绝缘体的空气被强电场击穿变为导体，这一现象称为空气的电离．强大的电流通过电离的空气时发声、发光、产生电火花并放出大量的热，这就是火花放电现象．
①云层与云层之间或云层与地面之间产生的闪电、雷鸣是火花放电现象．
②在干燥的空气中脱掉化纤衣服时，会看到火花，并听到噼啪声，这也是火花放电现象．
③实验室中感应起电机两个导电杆之间产生电火花，也是火花放电现象．
(2)接地放电
用导线把带电体与大地连接起来，从而使带电体上的电荷导入大地．这就是接地放电现象．
①油罐车尾部拖一铁链，把车上的电荷导入大地．
②飞机降落时，它与空气摩擦产生的静电通过导电橡胶轮胎导入大地．
③计算机房和大型电话交换机房的地板要用导电良好的材料制成，以防止静电的积累．
(3)雷电
当云层间(或云层与地面间)积累大量的电荷时，空气被电离，发生放电，产生强大的电流，从而产生耀眼的闪光和巨响，这就是电闪和雷鸣．
(4)尖端放电现象
导体的尖端部位特别容易积累电荷，这使尖端附近的空气中的电场特别强，从而发生尖端放电．
①高压输电设备的部件，其表面做得很光滑，就是为了避免因尖端放电而造成电能损失或事故．
②避雷针也应用了尖端放电原理．避雷针上的电荷通过针尖放出，逐渐中和云层中的电荷，保护建筑物免遭雷击．原理如图所示．
【例】 (多选)下列措施中，属防止静电危害的是( )
A．油罐车后有一条拖在地面上的铁链条
B．小汽车上有一根露在外面的小天线
C．在印染厂中保持适当的湿度
D．在地毯中夹杂0.05～0.07 mm的不锈钢丝导电纤维
思路点拨：注意静电所能产生的危害及静电的特点，根据静电的特点采取相关措施，以防止静电的危害．
ACD [油罐车后装一条拖在地面上的铁链条，可以及时导走油罐车上产生(摩擦等原因)的静电荷，避免电荷越积越多产生高压放电，使油罐车起火爆炸，所以A项正确．在地毯中夹杂导电纤维，同样是为了导走摩擦产生的静电荷，而印染厂中保持适当湿度，是为了使静电荷及时散失，避免干扰印染的质量，所以C、D项正确．而在小汽车外露出一根小天线，是为了接收电磁波(收音机等)，如果小天线不露在汽车外，车内处于被金属包围的环境中，因静电屏蔽作用，无法收到无线电信号，因此B项错误．]
3．(多选)避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( )
A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地
B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷
C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地
D．以上说法都不对
【解析】 遇到雷雨时，云层上的大量静电由避雷针直接导入地下；同时避雷针的尖端向空中放电，也中和了云层中的部分电荷，从而避免建筑物遭受雷击．
【答案】 AB
4．盛放在油罐车内的石油产品，振荡时可产生静电，容易引起火灾，所以油罐车尾部有一条拖地的铁链，这是利用了铁具有________的性质．
【解析】 铁链具有良好的导电性，能把由于振荡产生的静电导入大地，从而防止火灾等危险情况的发生．
【答案】 良好的导电性
1．静电除尘原理中是应用了静电的什么性质？( )
A．同种电荷相斥 B．异种电荷相吸
C．静电吸引轻小物体 D．将静电荷导走
C [利用了静电吸引轻小物体的性质，选项C正确．]
2．如图所示，先用绝缘细线将导体悬挂起来，并使导体带电．然后用带绝缘柄的不带电小球接触A点，再用小球与验电器接触．用同样的方法检验B、C部位的带电情况，则( )
A．与A接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大
B．与C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大
C．与A、B、C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度一样大
D．通过实验可确定导体上平坦部位电荷分布比较密集
B [带电导体的平坦部位电荷比较稀疏，凸出部位电荷比较密集，即C处电荷最密集，B处次之，A处最稀疏，因此小球接触A点时，取得的电荷最少，与验电器接触时，验电器箔片得到的电荷最少，箔片张开的角度最小；反之与C处接触时，箔片张开的角度最大．]
3．关于静电复印机在工作过程中的说法正确的是( )
A．充电时让硒鼓表面带上负电
B．硒鼓上静电潜像带正电
C．墨粉带正电
D．复印过程中，白纸不带电
B [复印每一页书稿都要经过充电、曝光、显影、转印等几个步骤，这些步骤是在硒鼓转动一周的过程中依次完成的：
充电：由电源使硒鼓表面带上正电荷．
曝光：利用光学系统将原稿上字迹的像成在硒鼓上，硒鼓上字迹的像实际是没有光照射的地方，保持着正电荷，而其他地方受到了光线照射，正电荷被导走．这样，硒鼓上就留下了字迹的“静电潜像”．
显影：带负电的墨粉被带正电的“静电潜像”吸引，并吸附在潜像上，显出墨粉组成的字迹．
转印：带正电的转印电极使输纸机构送来的白纸带正电，带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸到白纸上．]
4．在干燥的天气里，脱毛衣时会听到噼里啪啦的响声，还会伴有点点火花，若用手接触金属常常被电击，你能用所学过的知识来解释这一现象吗？
【解析】 由于在脱毛衣时，物体与物体之间发生摩擦，使物体带了电，即摩擦起电，所以电荷在发生中和时就发出了噼里啪啦的声音．在用手和金属接触时发生了放电的现象，所以有被电击的情况．
【答案】 见解析
课件36张PPT。第1章 静电与静电场第4节 趋利避害——静电的利用与防止复印 除尘 喷漆 植绒 喷药 抗病能力 发芽率 杀菌导走 静电屏蔽 吸引 湿度调节 避雷针 顶部 金属线 导入地下 放电 部分电荷 外界电场 静电屏蔽 × √ √ × 静电的利用 静电的防止 点击右图进入…Thank you for watching !课时分层作业(四)
趋利避害——静电的利用与防止
(时间：20分钟 分值：54分)
选择题(本题共9小题，每小题6分)
1．下列措施是为了防止静电产生危害的是( )
A．静电复印
B．静电喷漆
C．在高大的建筑物顶端装上避雷针
D．在高大的烟囱中安装静电除尘器
C [静电复印、静电喷漆、静电除尘均是静电的利用，在高大的建筑物顶端装上避雷针是防止静电产生危害，故本题应选C.]
2．身穿化纤衣服的人在晚上脱衣服时，会看到电火花，并伴有“叭叭”的响声，其原因是( )
A．由于化纤衣物间的摩擦产生了静电
B．人体本身带电
C．空气带电，在衣服上产生放电现象
D．以上说法都不正确
A [正常情况下，物体(包括气体物质)都是电中性的，人体、空气本身不带电，故B、C错误．晚上脱衣服时，衣物间的摩擦产生静电，积聚的大量电荷导致火花放电，故A正确．]
3．关于避雷针的原理的说法正确的是( )
A．通过使用绝缘材料，防止雷电击中建筑物
B．避雷针实际上是将雷电提前引下来，为了达到快速的目的，避雷针与空气的接触面积越大越好
C．避雷针利用尖端放电原理，置于建筑物顶端，提前将雷电引入地下
D．避雷针利用静电平衡，平衡天空带电的云层
C [避雷针所起的作用是导走云层中的静电荷，为了容易产生放电现象，一般做成比较尖的，并且需要接地良好，所以选项A、B均错误，其原理也不是静电平衡，选项D错误．]
4．干燥的天气里，在阳光下用塑料梳子梳理干燥的头发，越梳头发越蓬松．主要原因是( )
A．头发散失了水分后变得坚硬
B．由于摩擦起电，头发带了同种电荷互相排斥
C．太阳照射和摩擦产生的热使头发膨胀
D．梳子的机械分离作用使各根头发彼此分开
B [由于摩擦起电，且干燥天气中电荷不易导走，头发间带了较多的同种电荷，相互排斥．]
5．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( )
A．制作这些图标的依据是静电屏蔽原理
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
C [据题意，梳头过程中梳子与头发摩擦会产生放电现象，选项D错误；非棉手套、衣服与身体摩擦更容易产生静电，选项B错误，选项C正确；脱衣服过程因为摩擦会产生静电，这些图标都是为了防止静电引起火灾，故选项A错误．]
6．如图所示，空心导体上方有一靠近的带有正电的带电体．当一个重力不计的正电荷以速度v水平飞入空心导体内时，电荷将做( )
A．向上偏转的类平抛运动
B．向下偏转的类平抛运动
C．匀速直线运动
D．变速直线运动
C [电荷如何运动，由电荷的受力决定，而电荷的重力不计，则只需考虑电荷是否受电场力．根据电场中导体的特点，即可判断．
空心导体处在带正电的带电体附近，根据电场中导体的特点，空心导体起到了静电屏蔽的作用，使得内部电场强度为零，电荷不受电场力的作用，所以做匀速直线运动，C选项正确．]
7．(多选)如图所示为静电除尘器除尘机理的示意图，尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的，下列说法正确的有( )
A．到达集尘极的尘埃带正电荷
B．电场方向由集尘极指向放电极
C．带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同
D．在同一位置带电量越多的尘埃所受电场力越大
BD [由图可知，集尘极带正电， 电场方向应由集尘极指向放电极，带电尘埃带负电，所受电场力的方向与电场方向相反，故B正确，A、C错误；由F＝Eq可知D正确．]
8．(多选)如图所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电源时，金属管内空气电离，电离出的电子在电场力的作用下运动，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，因而煤粉被吸附到管上，排出的烟就清洁了．就此示意图，下列说法正确的是( )
A．N接电源的正极 B．M接电源的正极
C．电场强度Em>En D．电场强度EmAC [电子附在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附在管壁上，说明管壁带正电，N接电源正极，将金属棒与金属管壁看成电容器，则其内电场线分布情况如图所示．
由图可知金属棒附近的m点处电场线较密，而靠近金属管壁的n点处电场线较疏，故m处场强比n处场强大，即Em>En.]
9．静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器，如图所示，A为带电极板，实线为除尘器内电场的电场线，虚线为某带电粉尘的运动轨迹，P、Q为运动轨迹上的两点，下列说法正确的是( )
A．该电场是一个匀强电场
B．带电极板A带负电
C．该带电粉尘带负电
D．该带电粉尘在P、Q两点所受电场力的大小FP>FQ
C [根据电场线的分布可知，该电场不是匀强电场，电极板A应带正电，带电粉尘在P、Q两点所受电场力的大小FP
