第9章 4.静电的防止与利用-【赢在微点】轻松课堂2023-2024学年新教材高中物理必修 第三册（人教版）

4.静电的防止与利用 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点。 2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因。 3.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理。 　　 飞机机体与空气、水气、灰尘等微粒摩擦时会使飞机带电，会严重干扰飞机无线电设备的正常工作，使飞机变成聋子和瞎子；在印刷厂里，纸页之间的静电会使纸页粘合在一起，难以分开，给印刷带来麻烦；在加油站加油前用手先按压加油机上的静电释放按钮再加油，以防产生火灾；在混纺衣服上常见而又不易拍掉的灰尘，也是静电捣的鬼。 学习本节知识后，看能不能找到消除或减少静电带来的危害。 知|识|梳|理 一、静电平衡 1.静电平衡状态：发生静电感应现象时，感应电荷的电场与原电场叠加，使导体内部电场减弱，直至为零，导体内部自由电子不再发生定向移动的状态。 2.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0。 二、尖端放电、静电屏蔽、静电吸附 1.尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，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。这种现象叫作尖端放电。 2.静电屏蔽：当静电平衡时，金属壳或金属网的空腔内电场强度为0，外电场对壳(网)内的仪器不会(填“会”或“不会”)产生影响，金属壳(网)的这种作用叫作静电屏蔽。 3.静电吸附：在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后被吸附在电极上。这一原理在生产中常见的应用有：静电除尘、静电喷漆、静电复印等。 预|习|自|检 1.判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”) (1)因为外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合场强为0，所以处于静电平衡的导体内部场强处处为0。(√) (2)静电平衡时，导体内的自由电子不再运动。(×) (3)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。(×) (4)用金属把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。(×) (5)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。(√) 2.电工师傅穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是(　　) A.铜丝编织的衣服不易拉破 B.电工被铜丝衣服所包裹，使体内没有电荷 C.电工被铜丝衣服所包裹，使体内电场强度为零 D.铜线电阻小，能对人体起到保护作用 解析　本题考查静电平衡与静电屏蔽，电工师傅穿铜丝编织的高压作业服，相当于把人体用金属丝网罩起来，根据静电平衡的特点可知，导体内部场强处处为零，即电工处于静电屏蔽状态，使体内的电场强度为零，从而使人体更安全，故A、B、D三项错误，C项正确。 答案　C 探究一 对静电平衡的理解和应用 1.在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。 2.静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合=0。 【例1】　一金属球，原来不带电。现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图所示。金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比(　　) A.Ea最大 B.Eb最大 C.Ec最大 D.Ea=Eb=Ec 解析　处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的场强都为零。静电平衡的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN在这一点形成的电场的场强等大反向，比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN的电场在这三点的场强，由于c点离MN最近，故MN的电场在c点的场强最大，感应电荷电场在c点的场强也最大，故C项正确。 答案　C 【针对训练1】　矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中，静电平衡时感应电荷产生的电场在导体内的电场线形状正确的是(　　) 解析　处于静电平衡状态的导体，其内部合电场强度处处为零，感应电荷产生的电场在导体内的电场线一定与点电荷的电场线反向，A项正确。 答案　A 探究二 静电屏蔽 1.静电屏蔽的实质。 静电屏蔽实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，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，矢量和为零而已。 2.静电屏蔽的两种情况。 (1)金属壳内部不受外部影响。 如图：把验电器靠近带电体，箔片会张开，但如果把验电器置于金属网罩内，再靠近带电体，箔片不再张开，说明网罩内不受外电场的影响。 (2)接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响。 如一封闭的导体壳内部空间某点有一点电荷+q。由于静电感应，导体壳内、外表面感应出等量的异种