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 制作人：曹译元 核心素养 物理观念 知道什么是静电平衡状态；了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因。 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。 会根据静电平衡条件求解感应电荷产生的场强。 观察演示实验并对实验现象分析，运用所学知识进行分析推理。 科学思维 科学探究 科学态度与责任 新课导入： 生活中的静电… 在电梯里手机信号总是不好 新知讲解： 一、静电平衡 A B C D — — — — — — — — — E外 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静电力作用下定向移动，而使导体两端出现等量异种电荷的现象。 甲 导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动 E0 A B C D — — - + - + - + 乙 导体两端出现感应电荷，会在导体内部产生反方向的电场 E感 4 新知讲解： 一、静电平衡 2.静电平衡状态 发生静电感应的导体，当感应电荷产生的电场 E感和原电场 E外 在导体内叠加为零，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。 丙 静电平衡：导体内部各点的电场强度 E = 0，导体中无电荷定向移动 E = E外 – E感 E外 A B C D - + - + - + - + - + E感 抵消 E = 0 5 新知讲解： 一、静电平衡 4.静电平衡时导体上电荷的分布的特点 (1)导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。 (2)在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积上的电荷量) 越大，周围的电场强度越大。 3.静电平衡状态下导体的特点 导体内部场强处处为零； 导体为等势体，表面为等势面； 导体表面场强方向垂直表面； 新知讲解： 二、尖端放电 1.电离 在一定条件下，导体尖端周围的强电场使空气中的带电粒子发生剧烈运动，将中性的空气分子撞“散”成正负电荷的现象。 2.尖端放电 导体尖端的强电场使附近空气电离，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。 3.应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 防止：高压设备中导体表面尽量光滑会减少电能的损失。 新知讲解： 三、静电屏蔽 如果放入静电场中的是一个空腔导体，电荷分布又有什么特点？ 1.静电屏蔽 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 (矢量和为零)，内部仪器不会受外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。 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。 E = 0 新知讲解： 三、静电屏蔽 新知讲解： 三、静电屏蔽 3.静电屏蔽的两种情况 (1)屏蔽外电场： (2)屏蔽内电场： 实质：静电平衡 导体壳接地后，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和。 新知讲解： 四、静电吸附 1.静电吸附：带电粒子在电场中受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上。 2.应用：静电除尘、静电喷涂、静电复印、静电植绒等。 静电复印 静电除尘 课 堂 小 结 1.如图金属壳放在光滑的绝缘水平垫上，能起到屏蔽外电场或内电场作用的是( ) 课堂练习： ABD 解析： A中，由于金属壳发生静电感应，内部场强为零，金属壳起到屏蔽外电场的作用，A对；B中金属壳同大地连为一体，同A一样，外壳起到屏蔽外电场的作用；C中电荷会引起金属壳内外表面带电，外表面电荷会在壳外空间中产生电场，即金属壳不起屏蔽作用，C错；将金属壳接地后，外表面不带电，壳外不产生电场，金属壳起屏蔽内电场的作用，D对。 2.静电喷涂利用了电荷之间的相互作用，其喷涂原理如图所示，则下列说法正确的是( ) A．涂料微粒一定带正电 B．涂料微粒一定带负电 C．涂料微粒可能带正电，也可能带负电 D．喷嘴与工件之间的电场为匀强电场 课堂练习： A 解析： 根据电荷间的相互作用特点结合题目中原理图分析。静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上，而达到喷涂的目的，喷嘴与工件之间的电场是非匀强电场，选项D错误；由题图知，待喷涂工件带负电，所以涂料微料应带正电，选项A正确，B、C错误。 3.将悬挂在细线上带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示有( ) A．A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向 B．A的位置不变，B向右偏离竖直方向 C．A向左偏离竖直方向，B的位置不变 D．A和B的位置都不变 课堂练习： B 解析： 带正电小球A放在不带电空心球C内，由于静电感应，空心球外壳带正电，内壁带负电，因此B所在处有电场，所以B在电场力作用下向右偏靠近C；由于空心球能屏蔽B球的电场，所以，A所在处场强为零，故