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

9.4 静电的防止与利用 在加油站加油前，为什么必须用手要触摸一下静电释放器？ 自然界到处有静电。生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。 思考与讨论： 想一想：把一个不带电的导体放入电场强度为E的电场会出现怎样的现象? 温馨提示： （1）金属导体的微观结构如何？ （3）自由电子会在什么地方积聚？ （2）如果将金属导体放入电场中自由电子怎样移动？ 0 E （4）电子的积聚会出现怎样的结果？ （5）最终会出现怎样的现象？ 金属导体中自由电子受到电场的电场力作用后向左移动，由于静电感应，在导体 AB 侧的平面上将感应出负电荷，在 CD 侧的平面上将感应出正电荷。 — — — — — — — — — 一、静电平衡 — — - + - + - + （1）导体两侧出现的正、负感应电荷，感应电荷在导体内部产生与电场强度E0 方向相反的电场，其电场强度为 E′。 一、静电平衡 （2）感应电荷的电场和外电场叠加，使导体内部的电场减弱。在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E＝0 为止，导体内的自由电子不再发生定向移动。这时我们说，导体达到静电平衡。 - + - + - + - + - + 静电平衡 一、静电平衡 2. 特点： （1）内部的场强处处为零。 （2）导体外表面处场强方向必跟该点的表面（切面）垂直。 1. 定义：放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态。 一、静电平衡 3.电荷的分布： (1)静电平衡下的导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的表面。 (2)在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷． 均匀球形导体 枕形导体 静电平衡时导体上的电荷分布 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 【答案】D【解析】导体内部电场强度处处为零是由于感应电荷的电场与外电场叠加的结果，故D正确． 例1　在真空中有两个点电荷A和B，电荷量分别为－Q和＋2Q，相距为2l，如果在两个点电荷连线的中点O有一个半径为r(r≪l)的空心金属球，且球心位于O点，如图所示，则球壳上的感应电荷在O处的场强的大小为多少？方向如何？ 例2　(多选)如图所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B．下列实验方法中能使验电器箔片张开的是 (　　) A．用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触 B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触 C．用有绝缘皮套的导线把验电器A与取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触 D．使验电器A靠近B BCD 二、尖端放电 （1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。 （2）在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 1、导体上电荷的分布 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2、尖端放电 尖端放电的原理： （1）导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。 （2）中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这个现象叫尖端放电。 尖端放电的应用——避雷针 - - - - - - - - - - - + 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 尖端放电的应用——电子点火器 针尖形状 在高大的建筑物上安装避雷针的作用是 (　　) A．通过尖端放电中和云层中的电荷 B．避免放电现象的发生 C．直接导走云层中的电荷 D．增加电荷在建筑物上的积累 【答案】A 【解析】避雷针利用了尖端放电的原理，在发生雷电时，避雷针上产生的感应电荷通过尖端放电，中和了云层中的电荷，可以使建筑物免遭雷击，故A正确，B、C、D错误． 三、静电屏蔽 由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为零，相当于遮挡了外界电场对它内部的影响，这种现象叫做静电屏蔽。 1．静电屏蔽的实质． 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与外加电场的矢量和为零，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． 三、静电屏蔽 2.静电屏蔽的应用 （