9.4 静电的防止与利用 课件—2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第三册（38张PPT）

第4节静电的防止与利用
第九章静电场及其应用
知识点 静电平衡
(1)
把一个不带电的金属导体放到电场中，由于静电感应，在导体两侧感应出异种电荷，它们在导体内部产生的电场与外部的电场方向相反。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为0,导体内的自由电子不再发生定向移动，导体达到静电平衡状态。
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新知探究
知识点 静电平衡
思考：将一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动．
自由电子将向哪个方向移动？试说明导体左、右两侧各呈现什么电荷．
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新知探究
知识点 静电平衡
提示：提示自由电子受向左的电场力，向左运动，左侧呈现负电荷，右侧呈现正电荷．
自由电子能否一直运动？为什么？
提示：自由电子不会一直运动．因为感应电荷的电场和外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子将停止定向移动．
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知识点 静电平衡
(2)处于静电平衡状态下导体的特征
①内部的电场强度处处为0。
外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合场强为零，E′＝－E.
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新知探究
知识点 静电平衡
(2)处于静电平衡状态下导体的特征
②导体表面附近任意一点的电场强度方向与该点的表面垂直。
③静电平衡状态下的导体是个等势体，表面是个等势面。
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名师指点
处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点
(1)净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷．
(2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，近异远同，如图甲所示．
(3)净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图乙所示．
名师指点
处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点
名师指点
思考：把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内，小球带不带电？
提示：不带电．小球放入金属空腔球壳内，平衡后，电荷只分布在金属空腔球壳的外表面．
知识点 静电平衡
例：如图所示，A、B为两个带等量异号电荷的金属球，将两根不带电的金属棒C、D放在两球之间，则下列叙述正确的是(　　)
A．C棒的电势一定高于D棒的电势
B．若用导线将C棒的x端与D棒的y端连接起来的瞬间，将有从y流向x的电子流
C．若将B球接地，B所带的负电荷全部流入大地
D．若将B球接地，B所带的负电荷还将保留一部分
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新知探究
知识点 静电平衡
解析：由下图所示的电场线方向可知A、B、C、D的电势高低为UA>UC>UD>UB.当用导线将C棒的x端与D棒的y端连接的瞬间，将有自由电子从电势低的D棒流向电势高的C棒，这时C与D已通过导线连接为一个导体了，静电平衡后，它们的电势相等，C的x端仍带负电，D的y端仍带正电，而C的右端及D的左端均不带电，即C右端的正电荷与D左端的负电荷中和掉了．
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知识点 静电平衡
解析：当将B球接地时，一部分自由电子从低于大地电势的B球上流向大地，而一部分电子受到D棒y端正电荷的吸引而保留在靠近y的近端处，如果把带正电的A球移走，接地的B球上的负电荷才全部流入大地．故选项A、B、D正确．
答案：ABD
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知识点 静电平衡
例：如图所示，接地的金属板右侧有固定的点电荷＋Q，a、b点是金属板右侧表面的两点，其中a到＋Q的距离较小．下列说法正确的是(取大地电势为零) (　　)
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知识点 静电平衡
A．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面带正电
B．由于静电感应，金属板右侧表面带负电，左侧表面不带电
C．整个导体，包括表面上的a、b点，是一个等势体，且电势等于零
D．a、b两点的电场强度不为零，且a、b两点场强方向相同，但a点的场强比b点的场强要强(大)一些
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知识点 静电平衡
解析：金属板接地时，右侧表面仍有感应负电荷，而且a点附近的电荷面密度(单位表面积的电荷量)比b点附近的电荷面密度要大些，场强要强(大)些，电场线也密一些；整个金属板是等势体，右侧表面是等势面，电场线与等势面垂直，可见a、b两点的场强方向都垂直指向右侧面，方向相同，选项D也正确.
答案：BCD
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知识点 尖端放电
1．电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强，空气中的带电粒子剧烈运动，使空气分子被撞“散”而使正、负电荷分离的现象．
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知识点 尖端放电
2．尖端放电：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，相当于导体从尖端失去电荷的现象．
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知识点 尖端放电
3.应用：高压设各中导体的表面应该尽量光滑，避免尖端放电而造成损失成事故。安装在建筑物顶端的避雷针，使建筑物避免雷击。
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知识点 静电屏蔽
(1)定义:把一个电学仪器放在封闭的金属壳里、即使壳外有电场，但由于壳内电场强度保持为0.外电场对壳内的仪器E=0不会产生影响。金属壳的这种作用叫静电屏蔽。
(2)说明: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。
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知识点 静电屏蔽
①现象:图甲中,验电器的箔片张开;图乙中,验电器的箔片不张开。
②结论:金属网罩能把外电场挡住，使罩内仪器不受外电场的影响。
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新知探究
名师指点
静电屏蔽的另一种应用：接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响
如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷＋q。由于静电感应，导体壳内外表面感应出等量的异种电荷。其电场线如图(甲)所示，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。
名师指点
静电屏蔽的另一种应用：接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响
特别提醒
(1)接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响。
(2)空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间产生影响。
名师指点
对静电屏蔽问题的三点提醒
(1)空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清是哪一部分电场作用，还是合电场作用的结果．
(2)对静电感应，要掌握导体内部的自由电荷是如何移动的，是如何建立起附加电场的，何处会出现感应电荷．
(3)对静电平衡，要理解导体达到静电平衡时所具有的特点．
知识点 静电屏蔽
例：将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，于是有
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知识点 静电屏蔽
例：将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，于是有
A．A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向
B．A的位置不变，B向右偏离竖直方向
C．A向左偏离竖直方向，B的位置不变
D．A和B的位置都不变
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新知探究
知识点 静电屏蔽
解析：带正电的小球A放在不带电的空心球C内，由于静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电，因此B所在处有电场，所以B在电场力作用下向右偏靠近C；由于空心球能屏蔽B球的电场，所以，A所在处场强为零，故A球不受电场力，位置不变．
答案：B
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知识点 静电吸附
(1)原理:在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后被吸附在电极上。
(2)静电除尘:设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来,这就是静电除尘。
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新知探究
知识点 静电吸附
(3)静电喷漆: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，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。
(4)静电复印:复印机也应用了静电吸附。
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新知探究
1.下列现象中，属于静电利用的是? (??? )
A.?在很高的建筑物顶端装上避雷针?????????????????????
B.?在高大的烟囱中安装静电除尘器
C.?油罐车后面装一根拖在地上的铁链条??????????????
D.?存放易燃品的仓库的工人穿上导电橡胶做的防电靴
课堂训练
解析：A．当打雷的时候，由于静电的感应，在高大的建筑物顶端积累了很多的静电，容易导致雷击事故，所以在高大的建筑物顶端安装避雷针可以把雷电引入地下，保护建筑物的安全，属于防止静电危害。A不符合题意；
B．在高大的烟囱中安装静电除尘器，利用静电除去废气中的粉尘，这是对于静电的应用，B符合题意。
课堂训练
解析：C．油罐车在运动的过程中，由于里面的油再晃动，也会摩擦产生静电，后面拖一条的铁链就可以以及时的把产生的静电导走，属于防止静电危害。C不符合题意；
D．利用导电橡胶做的防电靴及时的把产生的静电导走，防止工人在走动中产生静电，导致事故。属于防止静电危害。D不符合题意。
答案：B
课堂训练
2.如图所示，用绝缘柱支持的导体A和B彼此接触，起初它们不带电，贴在两端下部的金属箔是闭合的．把带正电的物体C移近A端，然后把A和B分开较远的距离，再移去C，则（?? ）
A.?C移近A端时，A端的金属箔张开，B端的金属箔闭合
B.?C移近A端时，A端的金属箔闭合，B端的金属箔张开
C.?A和B分开，移去C后，B端的金属箔会立即闭合
D.?A和B分开，移去C后，A端的金属箔仍会张开
课堂训练
解析：将带电体C移近AB时，由于静电感应现象可知，A端是近端，会感应出异种电荷，B端是远端，会感应出同种电荷；当再把A和B分开，移去C后，A和B仍带不同种的电荷，A、B端的金属箔仍会张开，D符合题意．
故答案为：D
答案：D
课堂训练
3. 在感应起电中，带负电物体靠近带绝缘底座的导体时，如图所示N处将（?? ）
A.?不带电???????????????????????????????
B.?带负电???????????????????????????????
C.?带正电?????????????????????????????
D.?不能确定
课堂训练
解析：带负电物体靠近带绝缘底座的导体时，由于异性电荷相互吸引，同性电荷相互排斥，则导体中的正电荷将被吸引到N端，正电荷将被排斥到M端，即N处将带正电。
故答案为：C。
答案：C
课堂训练
4. 如图所示，不带电的导体B在靠近带正电的导体A后，P端及Q端分别感应出负电荷和正电荷，则以下说法正确的是（???? ）
A.?若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带负电
B.?若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电
C.?若用导线将Q端接地，然后断开，再取走A，则导体B将不带电
D.?若用导线将P端接地，然后断开，再取走A，则导体B将带正电
课堂训练
解析：如图枕型导体在带正电的小球附近时，枕型导体上的自由电子会向金属棒的左边运动，金属棒的左端因有了多余的电子而带负电，右端因缺少电子而带正电；而用导线接地，接导体的任何部位，右端的正电荷被中和，因此导体将带负电；A符合题意，BCD不符合题意；
故答案为：A
答案：A
课堂训练
谢谢