第九章 4 静电的防止与利用-（教师WORD）2021-2022学年高中物理【精讲精练】人教必修第三册 新课标辅导

4　静电的防止与利用 [学业要求与核心素养] 1．知道什么是静电平衡状态，知道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．知道什么是静电吸附，了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理。 一、静电平衡 1．静电平衡 导体内的自由电子不再发生__定向移动__的状态。 2．处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为__0__。 二、尖端放电 1．空气的电离 导体尖端电荷__密度__很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷__分离__的现象。 2．尖端放电 与导体尖端异号的粒子，由于被__吸引__，而与尖端上电荷__中和__，相当于导体从尖端__失去电荷__的现象。 尖端放电的应用与防止： (1)应用：__避雷针__是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止：高压设备中导体的表面尽量__光滑__会减少电能的损失。 三、静电屏蔽 静电平衡时，空腔导体内表面没有电荷，导体壳内空腔里的电场强度为__0__。外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响的作用叫作__静电屏蔽__，静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连。 四、静电吸附 1．静电吸附 电场中，带电粒子在__静电力__作用下向电极运动，最后被吸附在电极上的现象。 2．静电除尘 当空气中的尘埃带电时，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程。 3．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，向作为__正极__的工件运动，并沉积在工件表面。 4．静电复印 复印机应用了__静电吸附__的原理，复印机的有机光导鼓表面涂覆有机光导体OPC，无光时，OPC是__绝缘体__，有光照时变成导体。 (多选)下列说法正确的是(　　) A．静电平衡时，导体内的自由电子不再定向移动 B．处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场下附加电场与附加电场的矢量和为零，即导体内部的电场强度处处为零 C．静电平衡时，导体内部表现为中电性。电荷都分布在外表面，导体内部没有净电荷 D．用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开 答案　ABC 知识点一　静电平衡状态下的导体 [问题探究] 如图所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异号电荷。请思考下列问题： (1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？ (2)自由电子能否一直定向移动？为什么？ 提示：(1)自由电子受外加电场的静电力作用而移动，向着与电场相反的方向定向移动。 (2)不能。感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止。 [归纳升华] 1．处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E′的合场强为0，即E0＝－E′。 2．孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0。 3．静电平衡时，导体上的电荷分布有： (1)净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷。 (2)净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图甲所示。 (3)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，近异远同，如图乙所示。 [例1]　 如图所示，点电荷A和B带电荷量分别为＋3.0×10­8 C和－2.4×10­8 C，彼此相距6 cm。若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm的金属球壳，求球壳上感应电荷在O点处产生的电场强度。(静电力常量k＝9×109 N·m2/C2) [解析]　＋q1在O点的场强大小为E1＝k＝3×105 N/C，方向由O指向B；－q2在O点的场强大小为E2＝k＝2.4×105 N/C，方向由O指向B；设感应电荷在O点处产生的场强大小为E3，由静电平衡条件知E3＝E1＋E2＝5.4×105 N/C，方向由O指向A。 [答案]　5.4×105 N/C方向由O指向A ●规律总结 求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生场强的方法是： (1)先求出外电场场强E外的大小和方向。 (2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0。 (3)由E外＋E感＝0，求出感应电场E感的大小和方向。 1．一金属球，原来不带电，现沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径a、b、c上三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则(　　) A．Ea最大　　　　　 B．Eb最大 C．Ec最大 D．Ea＝Eb＝Ec 解析　处于静电平衡状态的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零。处于静电平衡状态的导体内部场强为零是感应电荷