9.4 静电的防止与利用（课件）-2022-2023学年高二物理同步精品课堂（人教版2019必修第三册）

9.4 静电的防止与利用 思考：在加油站加油前，为什么必须用手要触摸一下静电释放器？ “静电释放器”可以把人体、金属、大地形成通路，将人体静电传入大地，这样就可以清除身体上的静电，防止发生火灾。 今天我们就来学习静电的防止与利用。 想一想：把一个不带电的导体放入电场强度为E的电场会出现怎样的现象? 温馨提示： （1）金属导体的微观结构如何？ （3）自由电子会在什么地方积聚？ （2）如果将金属导体放入电场中自由电子怎样移动？ 0 E （4）电子的积聚会出现怎样的结果？ （5）最终会出现怎样的现象？ 金属导体中自由电子受到电场的电场力作用后向左移动，由于静电感应，在导体 AB 侧的平面上将感应出负电荷，在 CD 侧的平面上将感应出正电荷。 — — — — — — — — — — — - + - + - + （1）导体两侧出现的正、负感应电荷，感应电荷在导体内部产生与电场强度E0 方向相反的电场，其电场强度为 E′。 （2）感应电荷的电场和外电场叠加，使导体内部的电场减弱。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E＝0 为止，导体内的自由电子不再发生定向移动。这时我们说，导体达到静电平衡。 - + - + - + - + - + 静电平衡 2.静电平衡的特点： （1）处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。 （2）导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。 1.静电平衡状态的定义：放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态。 一、静电平衡 二、尖端放电 （1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。 （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 1、导体上电荷的分布 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2、尖端放电 尖端放电的原理： （1）导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。 （2）中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫尖端放电。 尖端放电的应用——避雷针 尖端放电的应用——电子点火器 针尖形状 三、静电屏蔽 三、静电屏蔽 由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为零，相当于遮挡了外界电场对它内部的影响，这种现象叫做静电屏蔽。 静电屏蔽的应用 1.电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。 静电屏蔽的应用 2.三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。 四、静电吸附 （1）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。 静电除尘原理 尘埃 （2）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。 静电喷漆 四、静电吸附 （3）静电复印 复印机也应用了静电吸附。复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体 。没有光照时，OPC 是绝缘体，受到光照时变成导体。静电复印的工作流程如下： 充电 曝光 显影 转印 放电 四、静电吸附 1．如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是（　　） A．A、B两点电场强度相等，且都不为零 B．A、B两点的电场强度不相等 C．感应电荷产生的附加电场的电场强度大小EA＞EB D．当开关S闭合时，电子沿导线向大地移动 C 2．如图所示，一水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带正电小球（可视为质点且不影响Q的电场）从左端以v滑上金属板的上表面，向右运动到右端，在此过程中（　　） A．小球受到的电场力做正功 B．小球先减速运动，后加速运动 C．小球受到的电场力方向始终沿两电荷连线斜向下 D．小球做匀速直线运动 D 3．某物理实验中，小明手拿一带负电的金属棒靠近某一导体的左侧，发现放置于导体旁边的蜡烛火焰向右飘动。对此下列说法正确的是（　　） A．该实验利用了尖端放电原理 B．该实验利用了静电屏蔽原理 C．导体右侧有正电荷喷出 D．导体右侧没有电荷向导体喷射管移动 A 4．关于避雷针能够避免建筑物被雷击的原因，下列不正确的是（　　） 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