9.4 静电的防止与利用（课件）高二物理同步备课系列（人教版2019必修第三册）

第4节

静电的防止

与利用第九章

人教版

高中物理必修三静电平衡01导体上电荷的分布02尖端放电03静电屏蔽04静电吸附05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。在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？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。新课导入静电平衡PART01E0---------1.导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动。2.导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中产生反方向电场强度Eˊ。--------E0E'E'E'静电平衡01E0---E'----3.感应电荷的电场增到与外电场相等时E'=E0，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止。E0-------E=04.静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,叫静电平衡状态。静电平衡01静电平衡的特点：2.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。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。1.金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。静电平衡的特点02那么，处于静电平衡状态下的导体中的电荷又是怎样分布的呢？导体上电荷的分布PART02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（点击播放）实验演示2：不规则带电体（点击播放）导体上电荷的分布均匀球形导体枕形导体静电平衡时导体上的电荷分布导体上电荷的分布原来，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？尖端放电PART03▲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。尖端放电的原理01▲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导体尖端的电荷密度很大，因此，使空气分子电离的现象更容易发生在导体的尖端。尖端放电的原理01

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。燃气灶的点火器尖端放电现象02实验演示03-----------+++++++++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应用1：避雷针生活应用041.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。应用2：高压设备生活应用04应用3：汽车接地放电生活应用04问题与思考05

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？视频演示06静电屏蔽PART04罩上金属网罩

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。静电屏蔽01静电屏蔽的演示02电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层金属等。静电屏蔽的应用03

超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。静电屏蔽的应用03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内屏蔽与外屏蔽04

武当山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿，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，像被重新炼洗过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。科学漫步05思考与讨论静电虽然有危害，但也可以利用。你知道的应用有哪些呢？静电吸附PART05静电除尘01▲B附近的空气中气体分子被电离++--+--+小油滴小油滴++++----小油滴小油滴▲电子在向着正极A运动的过程中，遇到油烟中的小油滴，会使油滴带负电静电除尘01静电吸附的原理：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。++++----静电除尘01接负高压的涂料雾化器-----------------++++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。静电喷漆02▲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。静电复印03静电平衡任何导体在静电场中都会处于静电平衡尖端放电避雷针高压设备静电屏蔽金属网罩同轴电缆静电吸附静电除尘静电复印课堂总结【练习1】（2022·江苏·南京师大附中高一期末）下图是一种新颖的“静电”绝缘纤维布制成的预防新型冠状病毒肺炎口罩面料构成示意图。其中熔喷层经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于（）A．静电感应 B．摩擦起电 C．静电吸附 D．静电屏蔽【正确答案】C课堂练习【练习2】（2022·江苏苏州·高一期中）国家电网检修人员利用直升机直接或通过绝缘绳索等间接方式将作业人员运载至线路故障位置开展带电检修。请用学过的电学知识判断下列说法正确的是（）A．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用B．直升飞机内存在很强的电场C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死D．铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用【正确答案】A课堂练习【练习3】如图，放在绝缘台上不带电的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则（）A．验电器C的金属箔片将张开B．金属罩B的右侧外表面带正电荷C．用导线连接金属罩B和验电器C的金属球，验电器金箔张开D．金属罩B左、右两侧电荷电性相同【正确答案】B课堂练习【练习4】（2022·江苏·海门中学高一期中）在一次科学晚会上，小陶老师表演了一个“魔术”：如图甲，一个空塑料瓶中固定着一根细金属条（钢锯条）和一块易拉罐（金属）片，将金属片和钢锯条分别与静电起电机正负极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看到整个塑料瓶里烟雾缭绕。摇动起电机，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕，图乙为其俯视图。已知金属片是半径为R的圆弧，金属条恰好位于其圆心，两者的高度均为h。若匀速摇动起电机时，两极间的电压恒为U，则（）A．未摇动起电机时，烟尘在金属片与金属锯条之间下落的最大时间为B．匀速摇动起电机时，金属片与金属锯条之间的电场强度为C．室内空气湿度越大，实验效果越好D．烟尘最终被吸附到金属片上【正确答案】D课堂练习【练习5】