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

第九章静电场及其应用 9.4 静电的防止与利用 自然界到处都有静电。生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？ 静电有其有利的一面，也有有害的一面。为做好静电的防止和利用，我们需要先学习静电平衡。 导入 静电平衡 01 3 E0 - - - - - - - - - 1.导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动。 2.导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中产生反方向电场强度Eˊ。 - - - - - - - - E0 E' E' E' E0 - - - E' - - - - 3.感应电荷的电场增到与外电场相等时E' =E0，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止。 E0 - - - - - - - E=0 4.静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,叫静电平衡状态。 静电平衡的特点： 2.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。 3.导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。 1.金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 静电平衡的特点 那么，处于静电平衡状态下的导体中的电荷又是怎样分布的呢？ 导体上电荷的分布 02 7 静电平衡时导体上电荷的分布特点： 结论1：导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。 结论2：在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大。 实验演示1：法拉第圆筒（点击播放） 实验演示2：不规则带电体（点击播放） 均匀球形导体 枕形导体 静电平衡时导体上的电荷分布 原来，导体上越尖锐的地方电荷的密度越大，周围的场强也越大。这种特点可以加以应用吗？ 尖端放电 03 10 ▲导体周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动 ▲带电粒子与气体分子碰撞使气体分子中的正负电荷分离 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。 ▲新产生的带电粒子在强电场的作用下使空气进一步电离 ▲电离产生的带电粒子在电场的作用下，向着与自己电荷符号相反的一端运动 导体尖端的电荷密度很大，因此，使空气分子电离的现象更容易发生在导体的尖端。 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，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。 燃气灶的点火器 - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + 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 分子中正负电荷分开 正负电荷奔向异种电荷 相当于尖端失去电荷 尖端放电 应用1：避雷针 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，这是一种微弱的尖端放电现象。 应用2：高压设备 问题与思考 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外表面。如果放入静电场的是一个空腔导体，电荷分布又有什么特点呢？ 静电屏蔽 04 17 静电屏蔽 PART 04 罩上金属网罩 导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。 内屏蔽 外屏蔽 接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响 内屏蔽与外屏蔽 静电吸附 05 21 ▲B附近的空气中气体分子被电离 + + - - + - - + 小油滴 小油滴 + + + + - - - - 小油滴 小油滴 ▲电子在向着正极A运动的过程中，遇到油烟中的小油滴，会使油滴带负电 静电除尘 这是装置的横截面图：直导线B和金属板A分别与起电机的负极、正极相连，摇动起电机，直导线B与金属板A之间会有很强的电场，且距离直导线B越近，电场强度越大。B附近的气体分子更容易被电离，成为正离子和电子. 22 静电吸附的原理：带电粒子在电场中受到静电力作用向着电极运动，最后被吸附在电极上。 + + + + - - - - 像这样，带电粒子在电场中受到静电力作用向着电极运动，最后会被吸附在电极上，这便是静电吸附的原理。 静电吸附在生产技术上有非常广泛的应用。 23 接负高压的涂料雾化器 - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + 工件 ▲接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力的作用下，油漆微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，这就是静电喷漆。 静电喷漆 再比如，用接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力的作用下，油漆微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，这就是静电喷漆。 24 ▲利用有机光导体的光敏特性，让电荷排列组合成相应的文字图样，利用静电吸附吸上墨粉，再将墨粉图样转印到纸上。 静电复印 复印机也应用了静