9.4 静电的防止与利用 课件-2025-2026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 第4节 静电的防止与利用 ——身正心定 闳中博学—— 人教版（2019） 物理（必修第三册） 张二朝 学习目标 1.知道什么是静电平衡状态，知道处于静电平衡的导体的特性. 2. 了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点，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． 课堂引入 实验员为什么不会受到电击的伤害？ 课堂引入 在加油站加油前，为什么必须用手要触摸一下静电释放器？ 自然界到处有静电。生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。 1、把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，根据金属的微观结构模型，自由电子怎样移动呢？ 2、电子的聚集会导致什么样的结果？ 导体的两端带上等量异种电荷——感应电荷 3、感应电荷会在导体内产生感应电场E'，E'的方向如何？随着电子的定向移动，对导体内部的电场会产生怎样的影响？ E'与原电场E0方向相反，感应电场与外电场叠加，导体内部的电场减小 E0 ----- +++++ 思考与讨论 A B C D 4、导体内自由电子的定向移动会一直进行下去吗？两端的感应电荷会无限制增加吗？ 直至导体内部合场强为零，自由电荷不再定向移动，导体达到静电平衡状态。 静电力的作用下，自由电子定向移动 一、静电平衡 导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？ + + + + + + + + - - - - - - - - E 导体处于静电平衡状态时，其表面任一点方向跟该点表面垂直。 + + + + + + + + - - - - - - - - E 一、静电平衡 2、静电平衡下导体的的特点： （2）处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。 （3）导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。 （1）金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。 1、静电平衡状态：导体内自由电子不再发生定向移动的状态，称之为静电平衡状态。 二、尖端放电 阅读课本，回答问题： 静电平衡时导体带的电荷如何分布？ 2. 尖端放电是如何发生的？ 3.尖端放电有哪些应用和危害？ 思考：高大建筑物的顶端为何都安装与大地连接的避雷针？ 1.导体上电荷的分布 均匀球形导体 枕形导体 导体上电荷的分布及场强特点 1.静电平衡时导体内部没有净剩电荷（净电荷），电荷只分布在导体的外表面。 2.处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度越大（即单位面积电荷量多），周围的场强越大。 尖端放电现象 - - - - - - - - - - - + + + + + + + + + 导体尖端电荷密度大 尖端周围电场强 空气中残留带电粒子剧烈运动 分子中正负电荷分开 正负电荷奔向异种电荷 相当于尖端失去电荷 尖端放电 应用：避雷针 避雷针必须可靠接地 二、尖端放电 应用——电子点火器 针尖形状 二、尖端放电 打火机电击器 2.现象： 尖端放电会使高压设备上电能损失，故高压设备导体的表面都是非常光滑。 夜间高压线周围出现的绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电现象。 防止：高压设备 二、尖端放电 思考：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 三、静电屏蔽 导体内部空腔不受外界电场的影响，此种情形叫外屏蔽。 三、静电屏蔽 知道那实验员为什么不会受到电击的伤害了吧？ 情形2：接地空腔导体内部电场强度不影响外部空间，这种屏蔽叫作全屏蔽，又称内屏蔽。 外壳未接地时，壳外E≠0 外壳接地后，内部电荷对外界无影响，外部电场强度E=0 三、静电屏蔽 电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层金属等。 静电屏蔽的应用 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。 静电屏蔽的应用 + + + + - - - - 应用1：静电除尘 四、静电吸附 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。 应用2：静电喷漆 四、静电吸附 ▲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。 应用3：静电复印 四、静电吸附 静电除尘 静电喷漆 静电复印 A A B 四、静电吸附 1．判断下列说法的正误并和同学交流（正确的打“√”，错误的打“×”）。 (1)静电平衡状态下的导体内部电场强度处处为0。( ) (2)处于静电平衡状态的导体，导体内部无电场。( ) (3)所有感应电荷在导体内部产生的合电场强度为0。( ) (4)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开。( ) (5)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中的感应电荷中和。( ) (6)在印染厂中保持适当的湿度，是为了防止静电的危害。( ) √ × × × √ √ 练一练 2.如图所示，将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与C的内壁接触)，在C附近另外有一个悬挂在细线上的带负电的小球B，则（　　） A．A、B两球均不偏离竖直方向 B．A球不偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向 C．A球向左偏离竖直方向，B球不偏离竖直方向 D．A球向左偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向 B 练一练 AC 练一练 4．为避免野外高压输电线遭受雷击，在三条输电线上方往往架设有两条与大地相连的导线。下列选项中，与该措施原理相同的是（　　） A．静电除尘设备 B．建筑物顶部安装避雷针 C．音、视频等信号线包裹金属网 D．电子点火器的钉尖形放电极 C 练一练 课堂小结 静电平衡 任何导体在静电场中都会处于静电平衡 尖端放电 避雷针 高压设备 静电屏蔽 金属网罩 同轴电缆 静电吸附 静电除尘 静电复印 谢谢聆听 Lavf57.71.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf58.12.100 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 $$