第九章第四节 静电的防止与利用-2024-2025学年高一物理精剖细解讲义（人教版2019必修第三册）

第九章第四节 静电的防止与利用 ——精剖细解学习讲义 知识点：静电的防止与利用 1、静电平衡 （1）静电感应 一个带电的物体与不带电的导体相互靠近时由于电荷间的相互作用，会使导体内部的电荷重新分布，异种电荷被吸引到带电体附近，而同种电荷被排斥到远离带电体的导体另一端。 （2）静电平衡状态 导体中（包括表面上）没有电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。 （3）静电平衡产生原理 如下图所示，将金属导体放到外电场E0中，导体中自由电子受到外电场的电场力作用后向左移动，在右侧出现多余正电荷，导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生电场强度E’，该电场强度与外电场方向相反，这两个电场叠加后使原电场强度逐渐减弱，直至导体内部各点的合电场强度E=0为止，此时F＝Eq＝0，导体内的自由电子不再发生定向移动。 （4）静电平衡的条件 导体内部的合场强为零。 （5）静电平衡的特征 （6）静电平衡的实质 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。 静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合＝0。由于静电感应，在导体两侧出现等量异种感应电荷，感应电荷在导体内部形成与电场E0反向的电场E′，在导体内任一点E′=－E0，使得合电场强度E内=0。 多选题 1．如图是滚筒式静电分选器的原理图，导体滚筒C和放电针G分别接于直流电源的正、负板，并令C接地。放电针G与滚筒C间施加高压并电离空气，颗粒经过电离空气后都带上电荷。颗粒直接掉落在F盘，颗粒被刮板D刮落到E盘。下列说法正确的是（　　） A．两种颗粒都具有良好的导电性 B．两种颗粒都具有良好的绝缘性 C．在分选过程中，两种颗粒都带负电 D．对调G、C间的极性，分离器仍能正常工作 2．下列说法属于静电现象应用的是（　　） A．静电除尘可用于回收水泥粉尘 B．复印机应用静电吸附，实现复印工作 C．印刷厂里纸张之间因摩擦带电而吸附在一起，给印刷带来麻烦 D．带负电的油漆微粒沉积在作为正极的工件表面，完成喷漆工作 3．在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。以下分析正确的（　　）    A．因为静电平衡的导体，尖端电荷更密集，所以锯条附近电场强度最大 B．空气被电离后形成的自由电子吸附到烟尘上，使烟尘带正电 C．烟尘受到静电力的作用，最终运动到接正极的金属片上 D．烟尘受到静电力的作用，最终运动到接负极的金属片上 4．对于电场中处于静电平衡状态的导体，下列分析不正确的是（　　） A．导体内部的场强处处为零 B．导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体的外表面 C．导体内部是外电场与感应电荷电场叠加后的合场强，其大小为零 D．处于静电平衡的导体内部的自由电子不再运动 5．如图所示，一水平放置的金属板正上方有一固定的正点电荷Q，一表面绝缘的带正电小球（可视为质点且不影响Q的电场）从左端以v滑上金属板的上表面，向右运动到右端，在此过程中（　　） A．小球受到的电场力方向始终竖直向下 B．小球先减速运动，后加速运动 C．小球受到的电场力做正功 D．小球做匀速直线运动 2、尖端放电 （1）导体的电荷分布特点 静电平衡时导体内部没有净电荷，电荷只分布在外表面上。外表面电荷分布不均匀，表面越尖锐的位置电荷分布越密集，表面越平滑的位置电荷分布越稀疏，凹陷的位置几乎没有电荷。 （2）空气的电离 在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离。 （3）尖端放电 中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些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。 （4）应用 制作避雷针。原理：当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电，使得空气中的带电粒子与空气中的异号电荷中和，避免建筑物遭受雷击。 多选题 6．关于避雷针的说法不正确的是（　　） A．避雷针的物理原理就是尖端放电 B．避雷针的尖端安装在建筑物的顶部，并通过金属线与埋在地下的金属板相连 C．避雷针通过尖端放电使云中的电荷完全消失 D．为了美观，可把避雷针顶端设计成球形 7．山西被称为“中国古