1.5静电利用与防护-2022-2023学年高二物理同步备课系列（鲁科版2019必修第三册）

高中物理必修三 第一章 静电力与电场强度 制作：沈雄斌 授课：高二物理 第5节 静电的利用与防护 鲁科2019 1 静电的利用 ①静电除尘 雾霾治理是近年来人们关注的热门话题。导致雾霾的原因很多，工业燃烧产生的烟雾是其形成的重要因素之一，而静电除尘能有效处理烟雾。 静电除尘是利用高压静电实现除尘 如图1-28所示。接高压电源负极的金属丝d悬挂于接电源正极的金属筒5中，当电压达到一定值时，金属丝（电晕极） 与筒收尘极）之间会形成很强的电场，使空气电离。大部分烟雾颗粒或粉尘在吸附电离所产生的负电荷后，在电场力作用下向金属筒运动，并落在金属筒上，通过除尘后的气体则从出口排出。 原理 模拟静电除尘 如图1-29所示，将铝片和铜丝放入去掉底部的矿泉水瓶中，用静电高压电源的负极连接铜丝，正极连接铝片，这样便制成了简易的静电除尘器。实验时，从矿泉水瓶底部充入烟尘，然后放到桌面上。接通电源，你会看到什么现象？请解释出现该现象的原因？ 与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少、效率高，可广泛用于发电、冶金、水泥以及其他产生烟雾和粉尘的工矿企业。 1 静电的利用 静电喷雾是通过高压静电发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法。 如图1-31所示，喷口上的金属导流管接高压电源负极，被涂工件接高压电源正极并接地，这样在喷口和工件之间便形成了较强的静电场。当涂料从输料管进入导流管的喷口时，由于导流管接上高压负极发生放电，周围产生密集的电荷，涂料微粒带上负电荷，在静电力和高压空气的作用下飞向工件，并均匀地吸附在工件表面。再经过干燥或加热，涂料固化成厚度均匀、质地坚固的涂层，这样喷涂工作便完成了。 原理 ②静电喷雾 广泛应用于农药喷洒或汽车、 家电外壳喷涂等 1 静电的利用 ③激光打印 当使用者通过计算机应用程序下达打印指令时，激光打印机从“充电”开始，先在感光鼓上充满负电荷或正电荷；然后将打印机处理器处理好的图文资料通过激光束照射到感光鼓上，感光鼓表面被激光照射到的地方的电荷被释放，没有照射到的地方仍然带有电荷，从而在感光鼓上形成与图文对应的潜像，即“曝光 ”；让碳粉匣中的碳粉带上与静电潜像电性相反的电荷，当快速转动的感光鼓上的静电潜像经过碳粉匣时，便会吸附带负电的碳粉，“显像 ”出图文影像；纸张进入机器内部后，由于异种电荷相互吸引，感光鼓上的碳粉就“转像 ”到纸张上；碳粉在高温下固定于纸张上，感光鼓上残留的碳粉也会被“清除 ”；最后除去静电，使感光鼓恢复到初始状态，以便开始下一个工作循环。 原理 静电还有很多应用。某些空气净化器便是利用静电来吸附空气中的尘埃，使空气得以净化；用静电处理种子，可使种子抗病能力增强、发芽率提高；利用静电处理水，既能杀菌，又能减少水垢；静电放电产生的臭氧是强氧化剂，有很强的杀菌作用。近年来，静电还被应用于海水淡化、低温冷冻、人工降雨甚至宇宙探索等方面。 1 静电的利用 2 静电的防护 雷电是自然界常见的静电现象。 当带电的云层接近地面时，地面上的物体因静电感应而带异种电荷，这些感应电荷更多分布在高大建筑物、大树等突出的物体上。当电荷积累到一定程度时，这些物体与云层间形成很强的电场，使空气电离，在云层与地面之间发生强烈的火花放电，这就是雷击。雷击会对地面上的建筑物、人等造成很大的危害。 防止静电危害的方法之一，是尽快把静电导入地下。 为避免雷击造成伤害，人们通常在高大建筑物上安装尖端导体——避雷针（接闪杆），并用符合规格的导线与埋在地下的接地装置连接起来。 带电导体凸起而尖锐的地方电荷比较密集，其附近空间电场也较强，避雷针便是利用了这一特点。 当带电云层接近时，避雷针上的感应电荷在其附近产生强电场，使避雷针与带电云层间的空气电离，电荷通过避雷针和符合规格的导线被直接引入大地（图 1-33），从而达到保护建筑物的目的。 2 静电的防护 △油罐车车尾装有一条拖在地上的导电拖地带（图 1-35)， 以导走运输过程中油和油罐摩擦产生的静电，避免由此引起爆炸。 △在接触带有大量精密电子元件的电路板前， 应先用手握一下金属水管或其他接地金属， 把人体的静电导走； △印刷车间空气应保持适当的湿度，以便于导走纸页间相互摩擦产生的静电； △加油站加油枪旁常有一个触摸式人体静电释放器， 加油前用手触摸上面的金属球， 可将人体的静电导走。 尖端放电与人造闪电 将针形导体 (如铁钉）固定在绝缘支架上并与起电机的连接杆连接，把蜡烛点燃后放在针尖，摇动起电机你会发现蜡烛的火焰朝背离尖端的方向偏斜，好像被风吹动一样这就是“电风”现象。 “电风”现象 这是因为，针尖处电荷分布最密集，附近电场强度最强，在强电场作用下，针尖与蜡烛间