9.4静电的防止与利用 导学案 -2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第三册

9.4 静电的防止与利用

学习目标：

1.通过对实际生活情境分析，理解静电平衡状态的形成过程，理解静电平衡的概念及特征。

2.会应用静电平衡知识认识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象

3.理解静电吸附原理，了解静电吸附在静电除尘等技术中的应用。

自主预习：

1、把导体放在静电场中，由于__________，导体中出现____________________的电场。当其与原电场大小__________时，导体内部各点的电场强度E＝__________，导体内的自由电子__________发生定向移动。这时，导体达到__________。

2、静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的__________。并且在导体外表面，越__________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__________。

3、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__________分离。这个现象叫作__________。

4、所带电荷与导体尖端的电荷符号__________的粒子，由于被__________而奔向尖端，与尖端上的电荷__________，这相当于导体从尖端__________电荷。这种现象叫作__________。常见的尖端放电现象发生在__________、__________上。

5、在静电场中放入一个空腔导体，无论导体外部电场是什么样的，导体内部都__________电场，外电场对壳内的仪器__________产生影响，金属壳的这种作用叫作__________。常见的起到静电屏蔽作用的有__________、__________。

6、常见的静电吸附的应用有__________、__________、__________。

课堂探究：

情境分析：自然界到处都有静电。生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？

思考：如图所示，将一不带电的金属导体置于场强为E0的电场中．结合四幅图和下述问题阅读教材内容分析思考导体的静电平衡是怎样建立的？

①将导体放置在电场中，导体内的自由电荷在电场力的作用下将怎样运动？

②自由电荷的定向移动会使得导体内部的电荷分布发生怎样的变化？又会带来什么影响？

③随着自由电荷的不断定向移动，这种影响会怎样变化？最终会达到一个什么样的状态？

④此时导体内部的合场强是多少？

 

 

小结：什么是静电平衡状态？静电平衡的特点有哪些？

 

 

3. 如图所示，长为l的导体棒不带电，现将一电荷量为＋q的点电荷置于棒左端R处，当导体棒达到静电平衡时：

(1) ＋q在导体棒中点P处产生的场强是多大？方向如何？

(2) 导体棒中点P处的合场强是多大？

 

(3) 棒上感应电荷在棒内中点P处产生的场强是多大？方向如何？

阅读教材内容了解生活、生产中的静电现象

应用一： 导体上电荷的分布

静电平衡时导体上的电荷分布如图所示。导体上越__________的地方电荷的密度越大，周围的场强__________。

　　

 

应用二： 尖端放电

思考1：尖端放电现象是怎样发生的？

导体尖端的__________使附近的空气电离，电离后的__________离子与尖端的电荷__________，这相当于导体从尖端__________电荷。这种现象叫作__________。

思考2：尖端放电在生活中有哪些实际应用或现象？

 

 

 

应用三：静电屏蔽

提问1：处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。如果放入静电场的是一个空腔导体，电荷分布又有什么特点呢？

静电屏蔽，法拉第笼。

导体球壳内（或金属网罩）达到__________后，内部场强__________，__________外部电场的影响，内部的仪器__________外电场的影响，这种现象叫做__________。

 

思考2：静电屏蔽在生活中有哪些实际应用或现象？

应用四：静电吸附

思考1：静电除尘的原理是什么？

①如图所示，极板A和电极B，哪里附近的空气更容易被电离呢？

②极板A和电极B分别带什么电？

③被电离的电子在A、B之间的电场中怎样运动？会带来什么影响？

思考2：静电吸附的实际应用还有哪些？

 

 

 

 

达标练习：

1．请用学过的电学知识判断下列说法正确的是

A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全

B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好

C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死

D．打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险

2．如图所示，在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的功能最有可能的是（　　）

A．探测发射台周围风力的大小 

B．发射与航天器联系的电磁波

C．预防雷电击中待发射的火箭 

D．测量火箭发射过程的速度和加速度

3．如图所示，B是带有绝缘支架的空腔带电金属球壳，A是验电器，A、B相距较远，导线C的一端接验电器的金属球，下列现象正确的是（　　）

A．将C的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔片张开

B．将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔片闭合

C．将C的另一端与B的外壳接触，验电器的金属箔片不张开

D．将C的另一端与B的内表面接触，验电器的金属箔片不张开

4．（多选）如图所示，绝缘金属球壳的空腔内、外各有一小球B和A，球壳接地。下列说法正确的是（　　）

A．若A球带电，则球壳内的B球处的电场强度为零

B．若B球带电，则A球处的电场强度不为零

C．若A球和B球均带电，则彼此也不会相互影响

D．若A球和B球均带电，则由于球壳接地，A球对B球没有影响，但B球对A球有影响

5．在燃气灶上常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体．电子点火器的放电电极应该做成（    ）

A．针尖状 B．圆头状 

C．方形 D．椭球形

6．湖北武当山的主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿，全部为铜铸鎏金。雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新洗炼过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”。已知电场强度超过时，空气将被击穿发生放电。关