第九章 第4节 静电的防止与利用-【正禾一本通】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（人教版）

第4节 静电的防止与利用 课程标准 核心素养 了解生产生活中关于静电的利用与防护 1．物理观念：知道静电平衡、静电屏蔽的概念。 2．科学思维：会分析静电平衡状态下电荷的分布规律。 3．科学态度与责任：通过对静电的了解，进一步认识其有利与危害之处 　高效导学01步　预习新知，落实必备知识 一、静电平衡 1．静电平衡状态：导体内部各点的电场强度E＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动的状态。 2．导体内部电场强度特点：内部的电场强度处处为0。 二、尖端放电 1．尖端放电：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上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。 2．尖端放电的应用与防止 (1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止：尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。 三、静电屏蔽 如图所示，带空腔的导体静电平衡时，内表面没有电荷，导体壳W内的电场强度为0，即电场线只能在空腔C之外，不会进入空腔之内。所以导体壳内空腔里的电场强度也处处为0。把一个电学仪器放在金属壳里，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。 四、静电吸附 1．静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来。 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。 3．静电复印的工作过程 (1)充电：通过电源使有机光导体鼓带上正电。 (2)曝光：利用光学系统将原稿上字迹的像成在有机光导体鼓上，有字迹的地方保留正电荷。 (3)显影：带负电的墨粉被吸附在字迹成像处，显示出墨粉组成的字迹。 (4)转印：带正电的转印电极使白纸带上正电，带正电的白纸与有机光导体鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸附在白纸上。 (5)放电：使有机光导体鼓放电，除去表面的残余电荷。 【概念辨析·试身手】 (1)处于静电平衡状态下的导体，内部场强处处为0。(　√　) (2)避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地。(　×　) (3)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。(　×　) (4)飞机轮上装有拖地线，油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地。(　√　) 　高效导学02步　课堂探究，培优关键能力 要点一 | 对静电平衡的理解 【要点培优】 1．对静电平衡的三点理解 (1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动。 (2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 (3)导体达到静电平衡后内部电场强度处处为0是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合电场强度为0，即E′＝－E。 2．处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点 (1)净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷。 (2)感应电荷分布于导体两端，电性相反，电荷量相等，近异远同，如图所示。 (3)净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方电荷的分布越密集，如图所示。 [想一想] (1)如图所示，一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷。自由电子定向移动的原因是什么？ 提示：自由电子受到外加电场的电场力。 (2)处于静电平衡状态的导体，其外部表面附近任何一点的场强方向与这点的表面有什么关系？ 提示：垂直。因为假如导体表面的电场强度方向与该点的表面不垂直，则沿表面有电场强度的切向分量，在导体表面的自由电荷将受到库仑力的作用而发生定向移动，这与静电平衡相矛盾，故外部表面附近任何一点的场强方向与这点的表面相垂直。 【应用培优】 [例1] (2022·江苏宿迁高一期中)如图所示为空腔球形导体(不带电)，现将一个带正电的小金属球放入腔内，静电平衡时，下列说法正确的是(　　) A．A、B、C三点的场强关系EA>EB>EC B．导体内侧均匀分布着正电荷 C．导体外侧均匀分布着负电荷 D．导体外侧无电荷分布，因此B点的场强为0 解析：选A。根据E＝k，可知EA>EB，静电平衡时，导体内部电场强度等于0，即EC＝0，所以EA>EB>EC，A正确；导体外侧电子被吸引到内侧，所以导体内侧均匀分布着负电荷，导体外侧均匀分布着正电荷，B、C错误；导体外侧分布着正电荷，因此B点的场强大于0，D错误。 [训练] 1.如图所示，将一个不带电的金属球A放在带正电的点电荷Q的左侧，当金属球达到静电平衡时，下列判断正确的是(　　) A．金属球将产生出正电荷 B．点电荷Q在A的球心处产生的电场强度为0 C．金属球左侧将出现负的静电荷 D．A的内部合电场强度处处为0 解析：选D。感应起电的实质是电子的转移，没