物理广角2 静电感应 静电屏蔽

1、物理广角2静电感应 静电屏蔽教学目标1.了解静电感应的概念和静电感应产生的原因。2.了解静电屏蔽的概念并知道静电屏蔽在工程技术中的一些应用。教学重点1.静电感应产生的原因。2.静电屏蔽在工程技术中的一些应用。教学难点1.静电感应现象和静电感应产生的原因。2.静电屏蔽及静电屏蔽在工程技术中的一些应用。教学设计思路这节课的内容比较抽象，教学时可先做“静电感应”演示实验，在学生获得 形象、感性的认识后，再通过不断地设问，引导学生分析实验现象，了解静电感 应、静电屏蔽产生的原因。在静电的应用部分，除介绍静电的应用的实际价值外， 注意把理论和实际联系起来，讲清各种静电设备的工作原理。教学资源演示实验仪器

2、：起电机，验电球，验电器，枕形导体等；CAI教学课件。课时安排2课时教学过程导入新课在雷雨天，楼房、树木或人畜遭雷击是因带电云层跟地面上导体产生静电感 应的结果。什么是静电感应呢?演示实验及现象+ BA图7一、静电感应演示实验及现象+ BA图7把枕形导体A靠近带电体B，枕形 导体两端粘贴的金属箔片张开了（图7）箔片张开的原因是：一个中性的金 属导体，它的原子核内正电荷和原子核 外的负电荷（自由电子），在导体中是均匀分布的。若把导体放入电场中，导体中自由电子就会在静电力作用下定向运动。如教材图4-17所示，当把导体A放在带电体B的附近时，导体A中的自由电图 4-17子在带电体B的电场作用下做定向

3、运动，使 A上原来均匀分布的正、负电荷发生分离， 使靠近B的一端带负电，远离B的一端因失 去电子而带等量的正电，这种现象叫做静电 感应。被分离出的电荷叫做感应电荷。A两 端的金属箔片分别带同种电荷，因而箔片张 开了。图 4-17静电感应在外电场作用下，导体上电荷重新分布的现象叫做静电感应。感应电荷 导体发生静电感应时所带电荷叫感应电荷。雷击就是由于带电云层使地面上的物体带上了大量的感 应电荷，在空气中形成很强的电场，导致空气被击穿（电离）， 从而在带电云层跟地面物体间产生了强大放电电流（闪电） 的结果（图8）。二、静电屏蔽图8人们总感觉到在高层建筑里半导体收音机和移动电话等无线接收设备的收 听

4、效果较差。这是什么原因呢?为了回答这个问题我们来观察一个实验。演示实验：把验电器A放在带电体B的附近时，验电器因为静电感应使金图 4-18图 4-18箔带电，金箔张开，如教材图4-18 （a）所示。若随后用金属网罩将验电器A罩 住，将会看到验电器金箔会恢复成原来下垂闭合的状态，如教材图4-18 （b）所示，即验电器不发生静电感应。这说明金属网罩内部空间的电场强度为零。金属 网罩保护了验电器A不受B的电场的作用，这种现象叫做静电屏蔽。如果把金属网罩接地，网罩内的带电验电器产生的电场就不会影响外界。通过演示实验，可看出不接地的金属网罩可以屏蔽外电场，接地的金属网罩 既可以屏蔽外电场干扰，也可以屏蔽

5、内电场。1.静电屏蔽一个接地的空腔导体能够隔离内外静电场的影响，这叫做静 til 0L1 电屏蔽。2 .静电屏蔽的应用 高层建筑的混凝土墙体和混凝土楼板里有钢筋网，这 个看似不太密的钢筋网疏而不漏，几乎把房间屏蔽起来。所以在高层建筑里，半 导体收音机的收听效果较差。国家大剧院使用了密密麻麻的钢筋就是为了屏蔽外 电场的干扰。在电子技术中，为了防止空间杂散电场对电子设备、器件的影响，可以用金 属外壳把它们罩起来；为了使电路中传输的信号不受外界电场的干扰，常常使用 屏蔽线（教材图4-19）来传输信号。使用时需要将外层的铜丝编织网接地，这 样就可以将其内部信号传输线屏蔽起来，有效防止外界杂散电场对内部

6、信号的十 扰。图 4-19图 4-19想一想，如果半导体收音机采用金属外壳，效果会如何?三、静电的应用想一想，如果半导体收音机采用金属外壳，效果会如何?三、静电的应用静电技术应用很广泛，它的基本原理就是使 分散的微粒带电，利用静电力将分散的微粒驱往 目标处。1.静电除尘静电除尘器构造：如教材图4-20所示，除尘 器由金属管A和悬在其中的金属丝B组成，A接 高压电源的正极，B接高压电源的负极。这样就在管A内形成了很强的电场，并且距B越近的地方电场越强。静电除尘器的工作原理：当含有粉尘的空气从C进入管A时，B附近的空气 就被强电场电离成正离子和电子。正离子向B运动，在B处得到电子而还原成 空气分子

7、。电子向A运动的过程中遇到粉尘就使粉尘带负电，而被吸附在A的 管壁上并被中和，再被振动装置振落收集，使D排出不含粉尘的空气。静电复印复印机的中心部件是一个旋转的硒鼓，复印每一页文稿都要图4-21 静电复印的步骤在硒鼓上按顺序经过充电、曝光、显 影、转印、定影图4-21 静电复印的步骤静电复印的步骤充电 由电源使硒鼓带正电。曝光利用光学系统将原稿 的图文成像在硒鼓上。硒鼓上有图文 成像的地方没有光照射，这里保持了 正电荷；其他没有像的地方被光照射， 正电荷被导走。所以，硒鼓上保留了 图文的“静电潜像”。显影使硒鼓上“静电潜像”吸引带负电的墨粉，墨粉就显示出了被复印的 图文。转印 由输纸机构将带正

8、电白纸跟硒鼓上带负电的墨粉接触，使墨粉被 吸附到白纸上。定影将离开硒鼓的有墨白纸送入定影区， 使墨粉在高温下熔化浸入白纸中，成为牢固的图文 印迹。3 .静电喷涂 静电喷涂是利用高压静电电场使 带负电的涂料微粒在静电力的作用下定向运动，并 吸附在工件表面的一种喷涂方法。(1)静电喷涂设备的组成 喷枪、喷杯以及静电 喷涂高压电源等组成(教材图4-22)。(2)静电喷涂的工作原理 喷塑机使塑料粉末带电，用静电力驱使塑料粉末 飞向作为电极的工件，使工件表面涂上一层均匀、光滑而绝缘的涂层。运用类似 的方法，让喷雾器跟果树之间建立静电场，就可以使农药准确地飞向目标，既节 省农药又不污染周围的空气和地面。4 .静电危害的防止 绝大多数机械运动都会产生摩擦，两个不同材料的物 体相互摩擦就会分别带上异种电荷，彼此相互吸引。这可能对生产不利。例如电 子线路板在保存、运输过程中，会因与周围物体的静电作用而损坏上面的电子元 件。在印染厂里，棉纱、毛线、化纤上的静电会吸引空气中的灰尘使印染质量下 降。如果电荷积累到一定程度，就会使空气被击穿发生火花放电，引起火灾。防止以上危害的基本方法是尽快把产生的静电导走，避免静电的积累。教材图4-23 (a)、(b)分别为汽车尾部装上防静电带和电路板使用防静电专用 袋进行包装的情形。飞机机轮上通常都装有搭地线或用导电橡胶做轮胎(橡胶中夹入金属丝屑)，油罐车加装