9.4 静电的防止与利用 课件-2022-2023学年高二上学期物理人教版(2019)必修第三册

第九章 静电场及其应用 4. 静电的防止与利用 着装要求： 穿着防静电面料或全棉面料工作服， 严禁穿化纤服装上岗操作。 操作要求： 杜绝在加油站现场穿脱、拍打 化纤服装。 加油前务必摸一下静电释放器。 导入新课 油罐车的“小尾巴” 加油站静电释放器 导入新课 高压线路工作人员带电作业 不惧高压电的金属网笼 导入新课 交流讨论 把金属导体放入电场中，导体上会出现 怎样的现象？ E0 － － － － － 在电场中的导体沿着电场强度的方向 两端出现等量异种电荷——静电感应。 － － － － － ＋ ＋ ＋ E0 E0 － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ E＝0 导体内部自由电子定向移动。 一、静电平衡 交流讨论 电子的聚集会出现怎样的结果？ 电子是否会永远这样定向运动下去？ 最终会出现怎样的现象？ E0 － － － － － － － － － － ＋ ＋ ＋ E′ E0 E0 － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ E＝0 当内部电场 E＝E0＋E′＝0 时，导体 内的自由电子不再发生定向移动， 导体达到静电平衡状态。 － － － － － ＋ ＋ ＋ E0 一、静电平衡 交流讨论 达到静电平衡的导体有什么特点？ 导体内部的电场强度处处为零，无电场线分布。 E0 － － － － － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ E＝0 拓展：外表面（等势面）处电场 强度方向必跟该点的表面垂直。 净电荷只分布在导体的外表面。 一、静电平衡 导体内部电场 （合电场） 感应电荷电场 外加电场 静电平衡状态：导体中（内部、表面）的自由电荷不再发生 定向移动，导体达到静电平衡状态。 梳理深化 注意区分三个电场： 特点：处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0。 一、静电平衡 例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．金属球左侧将出现负的净电荷 C．点电荷 Q 在 A 的球心处产生的电场强度为零 D．A 的内部电场强度处处为零 巩固提升 D A Q + 一、静电平衡 C 练习1．一个金属球原来不带电，现沿球的直径的延长线放置一 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 三点的电场强度分别为 EA、EB、EC，三者 相比有（　　） A．EA 最大　　　B．EB 最大 C．EC 最大　　　D．EA＝EB＝EC M N A B C 一、静电平衡 交流讨论 静电平衡时导体带的电荷如何分布？ 阅读课本，回答问题： 静电平衡时，导体内部没有净电荷，净电荷只分布 在导体的外表面。 处于静电平衡状态的导体，在导体外表面，越尖锐 的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大。 二、尖端放电 什么是空气的电离？ 交流讨论 阅读课本，回答问题： 带电粒子把空气中 的气体分子撞散， 即使空气分子中的 正负电荷分离。 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 烈运动。 二、尖端放电 什么是尖端放电？ 典型的应用是什么？ 交流讨论 阅读课本，回答问题： 视频《尖端放电》 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。这种现象叫作尖端放电。 尖端放电的典型应用是避雷针。 二、尖端放电 梳理深化 静电平衡时导体上电荷的分布的特点： 静电平衡时，导体内部没有净电荷， 净电荷只分布在导体的外表面。 处于静电平衡状态的导体，在导体 外表面，越尖锐的位置，电荷的密 度（单位面积的电荷量）越大，周 围的电场强度越大。 视频《法拉第冰桶实验》 二、尖端放电 空气的电离 空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈运动，把空气中 的气体分子撞散，即使空气分子中的正负电荷分离。 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。 尖端放电 二、尖端放电 尖端放电的应用： 避雷针（与大地相连的尖锐的金属棒）是利用尖端放电避免雷击 的一种设施。 二、尖端放电 巩固提升 例2．下列设备或做法中，利用了尖端放电原理的是（　　） A．避雷针 B．静电复印 C．静电除尘 D．给飞机加油时，要把油箱与大地用电缆连接起来 A 二、尖端放电 B 练习2．在燃气灶上常安装电子点火器，电子点火器 的放电电极应该制成（　　） A．圆头状 B．针尖状 C．方形 D．椭球形 二、尖端放电 交流讨论 处于静电平衡状态的导体内部没有净电荷，净电 荷只分布在导体的表面，如果将这个导体掏空， 电荷会怎样分布呢？ 静电平衡时，导体内表面没有净电荷，导体 壳壁内的电场强度为 0 ，壳内空腔里的电场 强度也处处为 0 ，空腔内也没有净电荷。 三、静电屏蔽 视频《静电屏蔽实验与应用》 阅读课本、观看视频，回答问题： 什么是静电屏蔽？ 举出几个静电屏蔽的应用事例。 三、静电屏蔽 带空腔的导体（或金属网罩）达到 静电平衡时，内部空腔里的电场强 度处处为 0 ，封闭在内部空腔里的 仪器不会受到外部电场的影响。 什么是静电屏蔽？ 阅读课本、观看视频，回答问题： 三、静电屏蔽 举出几个静电屏蔽的应用事例。 在输电线的上方还有两条导线， 与大地相连，形成一个稀疏的 金属“网”，把高压线屏蔽起 来，使其免遭雷击。 避雷线 三、静电屏蔽 电力工人高压带电作业，全身 穿戴用金属纤维等导体材料制 成的衣、帽、手套、鞋，对人 体起到静电屏蔽作用。 举出几个静电屏蔽的应用事例。 三、静电屏蔽 梳理深化 静电屏蔽： 静电屏蔽的应用： 带空腔的导体（或金属网罩）达到静电平衡时，内部空腔里的电场 强度处处为 0 ，封闭在内部空腔里的仪器不会受到外部电场的影响。 （2）电力工人的高压带电屏蔽服（用导体材料制成）。 （1）高压线输电线上方的两条避雷导线。 三、静电屏蔽 巩固提升 例3．如图所示，一个验电器用金属网罩罩住，当加 上水平向右的、电场强度大小为 E 的匀强电场时， 验电器的箔片_______（填“张开”或“不张开”）， 此时，金属网罩的感应电荷在网罩内部空间会激发 一个电场，其电场强度的方向为_____（填“向左” 或“向右”）。 不张开 向左 三、静电屏蔽 练习3．具有一定厚度的空心金属球壳的球心位置处放一正电荷， 下面的四个图画出了其空间电场的电场线情况，符合实际情况的 是（　　） D A B C D + + + + 三、静电屏蔽 交流讨论 阅读课本，交流讨论下列问题： 什么是静电吸附？本质及原理是什么？ 静电吸附常见应用有哪些？ 在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动， 最后会被吸附在电极上。 静电除尘，静电喷漆，静电复印。 四、静电吸附 梳理深化 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，最后会被吸附在电极上。 静电吸附在生产技术的应用： 静电除尘、静电喷漆、静电复印。 静电除尘 四、静电吸附 静电喷漆 静电复印 四、静电吸附 巩固提升 例4．利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘。静电除 尘器由金属管 A 和悬在管中的金属丝 B 组成，A 和 B 分 别接到高压电源的正极和负极，其装置示意图如图所示。 A、B 之间有很强的电场，距 B 越近，电场强度______ （“越大”或“越小”），B 附近的气体分子被电离成 为电子和正离子，粉尘吸附电子后被吸附到____（“A” 或“B”）上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中。 A 越大 四、静电吸附 静 电 的 防 止 与 利 用 课堂小结 静电平衡 静电平衡状态 特点 尖端放电 特点 应用 静电屏蔽 原理 应用 静电吸附 原理 应用 为了提高过滤效果必须在熔喷无纺布上进行重要的驻极处理，也就 是在熔喷无纺布上加入电荷。利用电荷的静电力作用捕集尘粒称为 静电吸引沉积，静电吸附效果直接影响着口罩的使用寿命。 根据这些信息，以及所学的知识分析下列问题： 新型冠状病毒防疫期间，医用一次性口罩是 必备的呼吸防护用品，这种口罩的核心材料 是中间的一层熔喷无纺布。 课外拓展 医用一次性口罩进行高温蒸汽消毒后再使用，效果会不会更好？ 在防控期间口罩出现严重紧缺，为了节约资源，刚用完的医用 一次性口罩可以及时清洗晒干后再使用吗？ 医用一次性口罩中的熔喷无纺布上加入了电荷，利用电荷的静电力作用捕集尘粒，而进行高温蒸汽消毒会使口罩失去静电吸附能力，会影响防护效果。 清洗等行为都会使上面的静电消失，会影响防护效果。 课外拓展 可以用口罩能否吸附轻小纸屑来判断 口罩的真伪。 防疫期间不法分子为了谋取暴利，制造销售假冒医用一次性 口罩，除了从专业技术上鉴定外，还可以用怎样的简单方法 鉴别真伪？ 课外拓展 $$