第七节 静电的利用和防范-【帮课堂】2023-2024学年高二物理同步精品讲义（沪科版2020上海必修第三册 ）

第7课 静电的利用与防范 ( 目标导航 ) 课程标准 课标解读 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。 1.观察演示实验并对实验现象分析，体会运用所学知识进行分析推理的方法。 2.查阅并搜集资料，了解静电屏蔽和静电吸附在技术和生活中的应用。 ( 知识精讲 ) 知识点01 静电平衡状态、导体上电荷的分布 [观图助学] (1) (2)如图所示，当一个带电体靠近不带电导体时，由于导体内的自由电子受到静电力的作用，将向着与电场相反的方向定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷，这就是前面学习的静电感应现象。 ①这种定向移动是无休止的吗？ ②电荷的移动对导体内部的电场有影响吗？ 1.静电感应现象：把导体放入电场中，导体内部的自由电荷在 作用下定向移动，而使导体两端出现 电荷的现象。 2.静电平衡状态 导体中(包括表面) 不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。 3.静电平衡状态下导体的特点 (1)处于静电平衡状态的导体，内部 处处为零。 (2)表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面 。 4.导体上电荷的分布 (1)处于静电平衡状态的导体，内部没有电荷，电荷只分布在导体的 。 (2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积上的电荷量) ，凹陷的位置 电荷。 【即学即练1】 [思考判断] (1)处于静电平衡状态的导体，表面处的电场强度不为零，方向跟导体表面可能垂直，可能平行，也可能成任意夹角。( ) (2)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合电场强度为0，所以处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0。( ) [例1].(静电平衡)处于静电平衡中的导体，内部电场强度处处为零的原因是(　　) A.导体内部无任何电场 B.外电场不能进入导体内部 C.所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为零 D.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为零 知识点02 尖端放电、静电屏蔽和静电吸附 [观图助学] (1)避雷针的作用是什么(如图甲所示)? (2)飞机在云层与云层之间飞行或起飞、着陆时都有可能遭遇雷击(如图乙所示)。但是当飞机遭遇雷击时，电流可以从雷电云达到飞机头部，纵向流过机身外壳，最后从机尾凌空打到地上或从其中一机翼打过另一机翼，横向流过机身，但不管怎样，闪电都只会沿着飞机外壳流过，而不会进入机内对乘客造成伤害，你知道这是为什么吗？ 　　　 　　　　　　　　甲　　　　　　　　　　　　　　乙 1.空气的电离：导体尖端电荷 很大，附近的电场很强，强电场作用下的带电粒子剧烈运动，使分子中的正负电荷 的现象。 2.尖端放电：与导体尖端异号的粒子，由于被 ，而与尖端上电荷 ，相当于导体从尖端 的现象。 尖端放电的应用与防止： (1)应用： 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。 3.静电屏蔽：金属壳(网)内电场强度保持为 ，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。 4.静电吸附：静电虽然会有危害，但也可以利用。在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被 在电极上。这一原理在生产技术上被广泛应用。应用实例：静电除尘、静电喷漆、静电复印、静电植绒等。 【即学即练2】 [思考判断] (1)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。( ) (2)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。( ) (3)飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地。( ) 静电感应的因果关系 当小球通过导线分别与带电空腔连接时，如图所示，不管怎样连接，连接后小球和带电空腔都会成为一个整体，小球成了这个整体的外部，故小球都会带电。 一般的电子打火装置、避雷针、工业烟囱除尘的装置利用的都是尖端放电的原理。 静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。 [例2].(尖端放电现象的应用与防止)下列应用与防护与尖端放电现象无关的是(　　) A.一般高压设备中导体的表面应该尽量光滑 B.一般马路表面建造得很平滑 C.夜间高压