9.4 静电的防止与利用-2022-2023学年高一物理同步备课讲义 (人教版2019必修第三册)

4　静电的防止与利用 [学习目标] 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. 知识点一、静电平衡 1． 静电平衡：导体内的自由电子不再发生 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 . 3． 导体上电荷的分布： 1　 静电平衡时，导体 没有净剩电荷，电荷只分布在导体的 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) ，凹陷的位置几乎没有电荷. 知识点二、尖端放电 1． 空气的电离：在一定条件下，导体尖端电荷 很大，导体尖端周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷 的现象. 2． 尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被 ，而与尖端上的电荷 ，相当于导体从尖端 的现象. 3． 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 会减少电能的损失. 知识点三、静电屏蔽 1． 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处处为0.外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳的这种作用叫作 2． 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. 知识点四、静电吸附 1． 静电吸附：在电场中，带电粒子在 作用下，向着电极运动，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，这些微粒向着作为 的工件运动，并沉积在工件表面. 4． 静电复印：复印机应用了 的原理，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC)，无光照时，OPC是 ，受光照时变成导体. 1. 电工穿绝缘衣比穿金属衣安全(　　) 2. 制作汽油桶的材料用金属比用塑料好．(　　) 3. 打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险(　　) 4. 处于静电平衡状态下的导体内部的外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．(　　) 5. 静电平衡时，导体内部表现为电中性，电荷都分布在外表面，导体内部没有净剩电荷．(　　) 6. 一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，不具有静电平衡的特点．(　　) 7. 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．(　　) 8. 电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，目的是铜丝衣服有屏蔽作用，使体内场强为零．(　　) 知识点一：静电平衡现象 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种电荷．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？ 【探究重点】 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． 处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的场强方向跟该点的表面垂直． 4． 静电平衡时，导体上的电荷分布在导体的外表面，其内部没有净电荷，且净电荷在导体外表面的分布不均匀，越是尖锐的地方电荷的分布越密集． 【例题精讲】 1. （2022·全国·高二单元测试）对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是（　　） A．导体内部的场强处处为零 B．导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面 C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零 D．处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动 【巩固训练】 2. (2021·河北衡水中学月考)矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中，静电平衡时感应电荷产生的电场在导体内的电场线分布情况正确的是(　　) 知识点二：尖端放电及静电屏蔽 1． 避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？ 2． 静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？ 【探究重点】 1． 尖端放电：导体尖端电荷密度大，周围的电场强度大，把周围的空气电离，带电粒子在强电场的作用下加速撞击空气中的分子，使它们进一步电离，所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和. 2． 静电屏蔽 1　 静电屏蔽的实质 静