9.4 静电的防止与利用 课件-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

静电的防止与利用 1 1 静电平衡 3 静电屏蔽 2 尖端放电 4 静电吸附 学习内容 2 新课引入 3 例如，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，加油站里，静电火花会引起汽油爆炸…… 模型： 一、静电平衡 问题：金属导体的微观结构如何？ - - - - - - - - - - - - 想一想：将金属导体ABCD放入电场强度为E0的电场中自 由电子怎样移动？ E0 自由电子在电场力作 用下定向移动。 金属原子不动，有大量的自由电子,做无规则的热运动. A B C D 一、静电平衡 问题：自由电子定向移动会导致怎样的情况发生？ - - - - - E0 在金属导体两端，积聚等量异种电荷。即AB面上出现负电荷，CD面上将剩下等量的正电荷，即静电感应现象。 - - - - - A B C D 一、静电平衡 E0 - - - - - 感应电荷会在金属导体内部产生感应场强Eʹ，Eʹ的方向与E0相反，与原电场E0叠加。 E合 = E0–Eʹ A B C D 问题：自电子的定向移动会一直进行下去吗？ 只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。 一、静电平衡 当金属导体内部合场强为零时，即Eʹ=E0时，自由电子不再发生定向移动。这种状态称之为静电平衡状态 E0 - - - - - E合 = E0–Eʹ=0 A B C D 一、静电平衡 特点： 问题：两端的感应电荷会无限制增加吗？ 实验探究：静电平衡状态的导体内感应电荷的分布 1、导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。 处于静电平衡状态时，导体上的电荷分布的特点： 二、尖端放电 实验观察：电风车 二、尖端放电 + + + + + + + + + - + - + - + - + - + - + - + - 尖端周围电场很强 空气电离 尖端上的电荷被中和 等效于 尖端释放电荷 强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离。 导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象叫做尖端放电。 理论分析： 二、尖端放电 如图，电离产生的带正电的粒子被带正电的尖端排斥而远离尖端，带负电的粒子被尖端吸引而奔向尖端，与尖端上的正电荷中和。最后的结果等效于导体从尖端释放正电荷。我们把这种放电现象叫作尖端放电。 11 + + + + + + + + + - + - + - + - + - - F F’ 现象解释： 二、尖端放电 试一试：解释实验员手指尖产生放电现象的原因 指尖 二、尖端放电 防止静电：静电释放器——防止电荷的积累 二、尖端放电 想一想：在日常生活中为什么建筑物附近要安装避雷针？ 如果不安装避雷针会发生怎样的情景呢？ 你能解释其工作原理吗？ 利用：避雷针 二、尖端放电 避雷针的工作原理： 二、尖端放电 三、静电屏蔽 实验观察：静电屏蔽 静电平衡时，导体内表面没有净电荷，即电场线只能在空腔C 之外，不会进入空腔之内。外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽 想一想：将一个带空腔导体置于静电场中，导体电荷分布有何特点？导体中的电场强度是多大？ 理论分析： 三、静电屏蔽 实验员、车里的嘉宾为什么不会受到电击的伤害？ 现象解释： 金属壳、网 三、静电屏蔽 19 电子仪器外部加装金属壳，通信电缆外面包有一层金属网。 高压线路检修人员要穿屏蔽服。 实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来（图9.4-6），使其免遭雷击。 应用： 三、静电屏蔽 实验观察： 四、静电吸附 21 四、静电吸附 理论分析： B A 四、静电吸附 应用：(1)静电除尘： 工业静电除尘原理 空气电离→粉尘荷电 →荷电粉尘运动到电极 →粉尘收集 23 （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。 四、静电吸附 (3)静电复印： 四、静电吸附 （1）静电平衡状态的导体的特点： 小 结 2、（利用）尖端放电： （2）处于静电平衡时，导体上的电荷分布： 3、（防止） 静电屏蔽： 4、（利用） 静电吸附： 1、（原理）静电平衡 避雷针、电风车等 超高