第5节 静电利用与防护（教学课件）物理鲁科版2019必修第三册

第一章 静电力与电场强度 第5节 鲁科版2019 高中物理必修三 静电的利用与防护 一 静电的利用 一、静电的利用 导致雾霾的原因很多 工厂燃烧产生的烟雾是其形成的重要因素之一。 利用静电可以有效处理烟雾 静电除尘 一、静电的利用 1.静电除尘: 静电除尘是利用高压静电实现除尘 接高压电源负极的金属丝A悬挂于接电源正极的金属筒B中，当电压达到一定值时，金属丝（电晕极）与筒收尘极）之间会形成很强的电场，使空气电离。大部分烟雾颗粒或粉尘在吸附电离所产生的负电荷后，在电场力作用下向金属筒运动，并落在金属筒上，通过除尘后的气体则从出口排出。 工作原理 模拟静电除尘 如图所示，将铝片和铜丝放入去掉底部的矿泉水瓶中，用静电高压电源的负极连接铜丝，正极连接铝片，这样便制成了简易的静电除尘器。从矿泉水瓶底部充入烟尘，然后放到桌面上。接通电源，观察现象。 一、静电的利用 器材： 铝片、铜丝、静电高压电源、矿泉水瓶 过程： 现象： 充入的烟尘很快消失，铝片上挂了一层脏的东西。 解释： 接通电源后，铜丝与铝片间形成强电场，使空气电离。大部分烟雾颗粒或粉尘在吸附电离后的负电荷后，在静电力的作用下向铝片运动，并粘于铝片。 注意 使用高压避免接触 一、静电的利用 1.静电除尘: ①原理：静电除尘是利用高压静电实现除尘 ②优点：与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少、效率高。可广泛用于发电、冶金、水泥以及其他产生烟雾和粉尘的工矿企业。 工厂静电除尘设备 一、静电的利用 2.静电喷雾 如图所示，喷口上的金属导流管接高压电源负极，被涂工件接高压电源正极并接地，这样在喷口和工件之间便形成了较强的静电场。当涂料从输料管进入导流管的喷口时，由于导流管接上高压负极发生放电，周围产生密集的电荷，涂料微粒带上负电荷，在静电力和高压空气的作用下飞向工件，并均匀地吸附在工件表面。再经过干燥或加热，涂料固化成厚度均匀、质地坚固的涂层，这样喷涂工作便完成了。 工作原理 一、静电的利用 2.静电喷雾 ①原理：通过高压静电发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法 ②应用：广泛应用于农药喷洒或汽车、 家电外壳喷涂等 静电喷涂 3.激光打印 一、静电的利用 工作原理 当使用者通过计算机应用程序下达打印指令时，激光打印机从“充电”开始，先在感光鼓上充满负电荷或正电荷；然后将打印机处理器处理好的图文资料通过激光束照射到感光鼓上，感光鼓表面被激光照射到的地方的电荷被释放，没有照射到的地方仍然带有电荷，从而在感光鼓上形成与图文对应的潜像，即“曝光 ”；让碳粉匣中的碳粉带上与静电潜像电性相反的电荷，当快速转动的感光鼓上的静电潜像经过碳粉匣时，便会吸附带负电的碳粉，“显像 ”出图文影像；纸张进入机器内部后，由于异种电荷相互吸引，感光鼓上的碳粉就“转像 ”到纸张上；碳粉在高温下固定于纸张上，感光鼓上残留的碳粉也会被“清除 ”；最后除去静电，使感光鼓恢复到初始状态，以便开始下一个工作循环。 4、其它利用 一、静电的利用 静电空气净化器： 利用静电吸附空气中的尘埃 静电种子处理设备： 可使种子抗病能力增强，发芽率提高。 处理水（除垢、杀茵） 海水淡化 低温冷冻 人工降雨 宇宙探索 …… 二 静电的防护 二、静电的防护 在加油站加油前，为什么必须用手要触摸一下静电释放器？ 静电释放器 防止静电危害的方法之一，是尽快把静电导入地下。 静电在某些情况下也会成为“隐形杀手” 二、静电的防护 当带电的云层接近地面时，地面上的物体因静电感应而带异种电荷，这些感应电荷更多分布在高大建筑物、大树等突出的物体上。 二、静电的防护 1、雷电 当电荷积累到一定程度时，这些物体与云层间形成很强的电场，使空气电离，在云层与地面之间发生强烈的火花放电，这就是雷击。 雷击会对地面上的建筑物、人等造成很大的危害。 ①雷电的形成 二、静电的防护 1、雷电 ②避雷针 当带电云层接近时，避雷针上的感应电荷在其附近产生强电场，使避雷针与带电云层间的空气电离，电荷通过避雷针和符合规格的导线被直接引入大地，从而达到保护建筑物的目的。 尖端导体，并用导线与埋地接地装置连接。 工作原理 带电导体凸起而尖锐的地方电荷比较密集，其附近空间电场也较强。 二、静电的防护 △油罐车车尾装有一条拖在地上的导电拖地带，以导走运输过程中油和油罐摩擦产生的静电，避免由此引起爆炸。 二、静电的防护 2、导走静电 二、静电的防护 △在接触带有大量精密电子元件的电路板前， 应先用手握一下金属水管或其他接地金属， 把人体的静电导走； △印刷车间空气应保持适当的湿度，以便于导走纸页间相互摩擦产生的静电； △加油站加油枪旁常有一个触摸式人体静电释放器， 加油前用手触摸上面的金属球， 可将人体的静电导走。 三 尖端放电 三、尖端放电 1、尖端放电：就是导体尖端附近空气电离而产生气体放电的现象。 三、尖端放电 2、应用 ①避雷针 ②电子点火 四 静电平衡 导体 导体中有大量无规则运动的自由电子 1、当把导体置入电场中后，导体中的自由电子会怎样移动？ - - - - - - - - - - E外 2、稳定后电荷分布有什么特点？ 导体 - - - - - - - - - - E外 导体 - - - - - - - - - - E外 + + + + + + + + + + 导体内的自由电子在电场力的作用下，会沿与电场强度相反的方向运动。 导体的负电荷分布在一边，正电荷分布在另一边。 静电感应现象 导体 - - - - - - - - - - E外 + + + + + + + + + + E内 重新分布的电荷在导体内部形成与外电场相反的电场E内 当E外与E内等大反向 内外电场在导体内部叠加，总电场强度为零时，导体内的自由电子不再定向移动。 E外 导体 - - - - - - - - - - + + + + + + + + + + E=0 静电平衡 四、静电平衡 1、定义： 物理学中将导体中没有电荷定向移动的状态称为静电平衡。 2、特点： ①处于静电平衡状态的导体，内部电场强度处处为零。 ②导体表面某点的电场必与该点的表面垂直。 ③静电平衡的导体，电荷只分布在导体表面。 五 静电屏蔽 处于静电平衡状态的导体，使其内部不受外部电场的影响。这种现象称为静电屏蔽。 五、静电屏蔽 1、定义： 五、静电屏蔽 2、应用： （1）电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。 （2）避雷线：高压输电三条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，免遭雷击。 （3）线缆屏蔽：避免电磁干扰 作业 Lavf58.12.100 $$