第二章 第三节 静电的利用与防护-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理必修3同步课堂高效讲义教师用书（粤教版）

第三节　静电的利用与防护 【核心素养目标】 物理观念 了解生产、生活中常见的静电的利用和防护。了解尖端放电的现象和成因。 科学思维 能分析生产、生活中的静电现象，能分析静电的利用与防护的实例。 科学态度与责任 认识物理学对经济、社会发展的推动作用，培养学生的科学态度和社会责任感。 知识点一　静电的应用 武当山曾经“雷火炼殿”，当天空电闪雷鸣时，光球在金殿四周滚动，雷电划破长空直劈金殿，武当山金顶金光万道，几十里之外都能看到这一奇观。试分析产生这种金光万道现象的物理原因？ 提示：金殿屹立峰巅，是一个庞大的金属导体。当带电的积雨云移来时，云层与金殿顶部之间形成巨大的电势差，就会使空气电离，产生电弧，发生放电现象。 1．静电喷涂 (1)原理：利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上负电荷，并吸附于带正电荷的被涂物的涂装技术。 (2)优点：涂层质量高、涂料利用率高、对使用者操作技巧要求低等。 (3)应用：高铁、汽车、拖拉机、玩具、家用电器等都会用到静电喷涂技术。 2．静电除尘 (1)原理：利用电荷相互作用的性质，把带有不同电性的粉尘从烟气中分离出来，再分类处理的过程。除尘器中高压电源的正极接到金属圆筒上，负极接到悬挂在管心的金属线上，它们之间有很强的电场，而且距离管心的金属线越近的地方，场强越大。因此，金属线附近的气体分子被强电场电离，成为电子和正离子。在电场力的作用下，正离子被吸引到负极(金属线)上；电子在向着正极(金属圆筒)运动的过程中，附在空气中的尘埃上，使粉尘带负电，并被吸附到金属圆筒上。粉尘在筒壁积累到一定程度时，会在重力的作用下落入下面的漏斗中再被排出。 (2)优点：既可清洁环境，又可在除尘过程中回收有用物质。 (3)应用：适用于一些水泥厂、石灰厂以及以煤作为燃料的发电厂等。 3．静电复印 (1)原理：利用正、负电荷的吸引力进行油墨转移的印刷方式，又称无压印刷。 (2)应用：广泛应用于激光打印机、喷墨打印机、模拟式复印机、数字式复印机、速印机、传真机等。 4．静电植绒 (1)原理：利用电荷之间同性相斥、异性相吸的性质，通过使绒毛带上负电荷，令绒毛被吸引到带正电的被植体表面上。 (2)应用：广泛应用于海水淡化、人工降雨、低温冷冻、喷洒农药、航天器补充燃料等方面。 学生用书第60页 5.尖端放电 (1)空气的电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，并使分子中的正、负电荷分离，我们把这种现象叫作空气的电离。 (2)尖端放电：两根放电针附近形成的强电场使空气发生了电离，电离后的电荷各自奔向与它自身带异种电荷的放电针，与尖端上的电荷中和，在这个过程中尖端电量减少，这种现象叫作尖端放电。 (3)避雷针：利用尖端放电原理保护建筑物等避免雷击的一种设施。 ①构造：由一根或几根尖锐的金属棒构成，被安装在建筑物的顶部，用粗导线将其与埋在地下的金属板连接，保持其与大地的良好接触。 ②工作原理：避雷针的尖头聚集了整个建筑大部分的电荷，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿而发生电离，成为导体。带电云层与避雷针连通形成电路，而避雷针又是接地的，因此就可以把云层上的电荷导入大地，使其不对高层建筑构成威胁，保证建筑物的安全。 1．(多选)如图所示，静电植绒时，真空中带负电的绒毛一旦与布匹上的黏合剂接触就粘贴在布匹上，则带负电的绒毛落向布匹的过程中(　　) A．做匀速运动　　　　　　　 B．做加速运动 C．电势能逐渐增大 D．电势能逐渐减小 BD　[因下金属网带正电，故带负电的绒毛落向布匹的过程中，在电场力作用下做加速运动；电场力做正功，则电势能减小，B、D正确。] 2.如图是烟筒的静电除尘原理示意图，关于静电除尘的原理，下列说法不正确的是(　　) A．中间金属丝A与金属管B分别接高压电源的电极 B．金属丝和金属管带电后具有吸引轻小物体的性质 C．烟尘通过该空间时被B上电荷吸引而被吸附，能起到除尘的作用 D．烟筒本身就有除尘作用，没有必要加高压电源 D　[烟筒内的两个金属电极(金属丝与金属管)必须接在高压电源上，两个电极之间的强电场使空气电离，电子在向正极移动的过程中遇到烟尘而使烟尘带电，这样烟尘就会被吸附到正极上，从而起到除尘的作用，而物体带电后具有吸引轻小物体的性质，故A、B、C正确，D错误。] 3．(多选)(2022·四川成都期中)静电喷涂的基本原理是将高压电源产生的负高压电缆接到静电喷涂机上，使油漆带上负电。带负电的油漆经压缩空气作用而雾化成很细的微粒后射出喷枪，在电场力的作用下，微粒被吸附到带正电、接地的工件上，在工件表面形成均匀的漆膜，以达到喷涂的目的。如图为静电喷涂的示意图，某微粒从A点运动到B点，忽略空气阻力、重