9.4 静电的防止及应用 课件 -2021-2022学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

第九章　静电场及其应用 9.4　静电的防止与利用 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体 特点. 2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现 象及其成因. 3.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理. 【学习目标】 一、复习旧课：静电感应现象 - + + C A B 用金属的微观结构模型来解释静电感应现象呢？ 金属的微观结构模型 我们把这些现象发生的情境抽象为：带电体靠近导体，此时会发生静电感应现象。 如图，导体A端会感应出负电荷，B端感应出正电荷。这是一个宏观表现。 我们能否借助之前所学的金属微观结构模型，来解释静电感应现象呢？ 在这个模型中：金属内部正离子整齐排列，在自己的平衡位置附近振动而不移动，周围有可移动的自由电子。 不带电的情况下，金属内部正负电荷数量相等，自由电子均匀分布，对外不显电性。 当带电体靠近时，金属导体处在带电体的电场中。 3 如：加油站里常见的“静电释放器”，司机或工人提加油枪前为什么必须用手要触摸一下静电释放器吗？ “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。 生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。静电的危害可能随时发生,医院手术台上，静电火花有可能引起麻醉剂爆炸；煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸……因此，静电的危害必须设法防止，静电的应用必须推广。 二、引入新课 实验介绍 1、现象：把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。 （一）静电感应 三、讲授新课 导体中自由电荷在电场力 作用下将发生定向移动。 导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中产生反方向的附加场。 导体中无电荷定向移动，导体内合场强为0，导体处于稳定的状态。 (1)处于静电平衡状态的导体,内部场强处处为零. E感应=-E外 (2)处于静电平衡状态的导体,表面上任一点场强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,它的表面是个等势面. (4)电荷分布在导体表面 3、静电平衡的特点 2、静电平衡状态。 发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E’和原电场E在导体内叠加为零，即E’=E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。 说明：若场强方向跟该点的表面不垂直,则沿该点的表面就有一场强分量,电荷在这一场强分量作用下就会发生运动,就不会处于静电平衡状态了。 例1：在静电平衡现象中，下列说法正确的有______ (1)静电平衡是由于导体内的自由电子在外电场的作用下发生定向移动，导致电荷在导体内发生重新分布 (2)达到静电平衡时，导体内部和表面电荷将停止运动 (3)达到静电平衡时，导体内部将没有“净”电荷 (4)达到静电平衡时，所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零 (1)(3)   4、电荷在导体外表面的分布 均匀球形导体 一端大一端小的导体 静电平衡时导体上的电荷分布 ： ①净电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷 ②表面越尖处净电荷密度越大，凹陷处几乎无净电荷 实验观察：感应起电机的放电现象 这是一台感应起电机，手摇摇柄，两个金属小球会连续取得并积累正、负电荷。我们仔细观察这个过程中的实验现象。 11 （二）尖端放电 1.静电平衡时导体上电荷的分布的特点 （1）静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。 （2）在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，周围的电场强度越大。 2.导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。 3.那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。 4、尖端放电现象 5、尖端放电现象分析 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 空气电离 正负电荷奔向异种电荷 尖端失去电荷 尖端放电 4.尖端放电的防止----避雷针。 6.避雷针的工作过程 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 空气电离 正负电荷奔向异种电荷 尖端失去电荷 尖端放电 将闪电导入大地 1、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，是一种微弱的尖端放电。 油罐车