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 感应起电：利用静电感应使金属导体带电的过程 静电感应：当一个带电体靠近导体时，由于电荷间相互吸引或排斥，导体中的自由电荷便会趋向或远离带电体，使导体靠近带电体的一端带异种电荷，远离带电体的一端带同种电荷的现象. - - - - - - E - - - - - E 静电感应： 将导体放入电场中，导体内部的自由电荷在电场力的作用下发生定向移动，使导体两端出现等量异种电荷的现象。 - - - - - E 感应电荷在导体内部产生电场E’，与原电场叠加。只要内部合场强不为零，自由电子就会继续做定向移动。 E’ 导体中的自由电子会一直定向移动吗？ - - - - - E E’=E 一、静电平衡状态 1.概念： 导体中的自由电荷不再发生定向移动的状态 E E内=0 一、静电平衡状态 1.概念： 导体中的自由电荷不再发生定向移动的状态 一、静电平衡状态 1.概念： 导体中的自由电荷不再发生定向移动的状态 2.特点： （1）导体内部电场强度处处为零； （2）电荷只分布在导体的外表面，电场线垂直于导体外表面. 研究导体上电荷的分布 结论:静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面. 研究导体上电荷的分布 均匀球形导体 枕形导体 一、静电平衡状态 1.概念： 导体中的自由电荷不再发生定向移动的状态 2.特点： （1）导体内部电场强度处处为零； （2）电荷只分布在导体的外表面，电场线垂直于导体外表面. 3.导体上电荷分布的特点 在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大. 尖端放电 二、尖端放电 1.概念： 在一定条件下，导体尖端周围的强电场使空气电离，产生的所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷。 2.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. 尖端放电的应用：避雷针 尖端放电的应用：避雷针 二、尖端放电 1.概念： 在一定条件下，导体尖端周围的强电场使空气电离，产生的所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷。 2.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：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失. 处于静电平衡状态的导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。如果放入静电场中的是一个空腔导体，导体壳的这种性质有什么作用呢？ 三、静电屏蔽 1.概念： 导体壳（金属网罩）能保护它所包围的区域，使这个区域不受外电场的影响的现象. 2.应用 静电平衡的应用：静电屏蔽 静电平衡的应用：静电屏蔽 超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。 静电平衡的应用：静电屏蔽 电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。 22 静电平衡的应用：静电屏蔽 两位英国科学家08年在伦敦进行一次危险的电力学表演。其中一名科学家将把另一位科学家关进一个铁笼子里，然后用数百万伏特的电流对其进行电击。鉴于表演的危险性，两名科学家事先都买好了价值1200万英镑的保险。 静电除尘的原理：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。 ▲A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，B附近的电场更强，B附近的空气分子更容易被电离； ▲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。 四、静电吸附 1.静电除尘 阅读教科书P21，了解静电吸附基本原理 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。 24 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。 2.静电喷涂 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。 25 ▲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。 3.静电复印 复印机也应用了静电吸附。复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面有种特殊的材料。没有光照时，它是绝缘体，受到光照时变成导体。利用这个性质我们可以让电荷排列组合成相应的文字图样，再利用静电吸附，吸上墨粉，再将墨粉图样转印到纸上。