1.7 静电的利用和防护 课件 -2025-2026学年高二上学期物理教科版必修第三册

第一章 静电场 1.7 静电的利用和防护 学习目标 1.知道静电的概念，了解静电的应用、危害与危害的防治方法。 2.掌握静电产生的原因，了解激光打印、静电除尘及静电喷涂的工作原理。知道静电的危害并能利用科学防治其危害，能解释有关的自然现象。 3.掌握静电产生的原因，了解激光打印、静电除尘及静电喷涂的工作原理。知道静电的危害并能利用科学防治其危害，能解释有关的自然现象。 4.通过对静电的利用和防护的学习，体会科学的魅力，激发学习科学、应用科学的兴趣。 新课导入 想一想：生活中有哪些静电现象？请举例…… 讨论思考：何为静电？静电是如何产生的？有何特点？ 新课导入 如图是我们前面接触过的感应起电机，用它可以模拟闪电的形成，那是由于电荷积累过多而产生很高的电压，导致空气被击穿而形成的瞬时放电。 我们给它的一个金属小球装上一个金属尖端，快速转动手柄，却再也看不到火花放电了，为什么？ 新课讲解 讨论与交流：静止的电荷称为静电。结合电场的相关知识，你能解释静电的产生机理吗？静电有什么特点？ 物体带电后，其周围会产生电场，电场中电势不同的两点间存在电压 一般物体相互摩擦后所带的电荷量很少，只有微库量级，但是形成的电压却很高。 一、静电 新课讲解 带电体的绝缘性能越好，电荷越容易积累，产生的电压就会越高 同时，绝缘性能越好的物体一旦带上静电，电荷的泄漏速度越慢，其危害性就越大。 电压高到一定程度，就会击穿周围的空气而发生火花放电，如果电流通过人体，就会产生电击的感觉。 由于带电量少，放电的时间短，释放能量不多，一般不会对人体造成伤害。 新课讲解 二、静电的利用 班级在布置元旦晚会的会场，需要把气球布置到墙上和黑板上，你有什么好办法吗？ 气球吹起后把它与窗户上的玻璃、黑板等摩擦几下，会产生静电，且带异种电荷，异种电荷相互吸引，所以气球会“沾”在玻璃、黑板上 静电喷雾 接负高压的涂料雾化器 - - - - - - - - - - - - - - - - - + + + + ▲用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。 带正电圆筒A 带负电电极B - - + + 静电除尘 基本构造： 金属圆筒A接高压电源正极并接地，筒内金属丝B接高压电源负极。 除尘原理： 在电场力的作用下，正离子被吸引到金属线上，得到电子而成为分子；电子向着金属圆筒正极运动的过程中，附在空气中的尘埃上，使尘埃带上负电，并被吸附到金属圆筒上。尘埃积累到一定程度，在重力作用下落入下面的漏斗中。经过这样的除尘处理，原本饱含烟尘的气体就可能达到排放标准，满足环保要求。 激光打印机 传送指令 硒鼓旋转带负电 静电潜像 吸引墨粉 打印纸吸走墨粉 墨粉黏结在纸上 硒鼓称为绝缘体 激光打印 复印机也应用了静电吸附。复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体 。没有光照时，OPC 是绝缘体，受到光照时变成导体。静电复印的工作流程如下： ▲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。 新课讲解 三、静电的危害 讨论交流：你知道为什么用化纤布料制成的衣物容易吸附灰尘吗？ 秋冬时节，空气干燥。化纤衣服摩擦产生静电，但是由于空气干燥，所以静电没有途径流走，积留在衣服上，所以会吸附灰尘。 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。 导体上电荷分布的特点：在曲率半径越小的地方，电荷分布得越密集，电场越强。 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。 新课讲解 静电火花有可能引起棉花等易燃物燃烧； 静电火花引起瓦斯爆炸… 因此，静电的危害必须 引起人们的警惕。 新课讲解 引起电子设备故障 造成电磁干扰，静电放电可能导致火箭和卫星发射失败，干扰航天飞行器的运行 新课讲解 击穿集成电路和精密的电子元件 静电在工业中的危害 电子工业 吸附灰尘，造成集成电路和半导体的污染，降低成品率 塑料工业 使片材或薄膜收卷不齐，影响品质 造纸印刷工业 纸张收卷不齐，套印不准，吸污严重，甚至纸张黏结，影响生产 纺织工业 造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结 煤炭工业 引起瓦斯爆炸，导致矿井报废，甚至造成人员伤亡 新课讲解 四、静电危害的防治 静电引起的危害给人类带来巨大的损失，因此预防静电可能产生的各种危害受到各界的高度关注。依照不同企业和不同作业对象的实际情况，制订相应的对策和措施。 1.导走多余电荷，避免静电积累。 2.调节空气的湿度也是防治静电危害的有效办法 3.在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风、消除静电火花的引爆条件是十分重要的防静电措施。 4.给导体加一个金属尖端，就能把积累的电荷由尖端放走，这称为尖端放电。 新课讲解 AC 新课讲解 D 新课讲解 课堂拓展 ①导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。 ②在导体外表面 , 越尖锐的位置，电荷的密度越大，周围的电场强度越大。 内部场强处处为零 尖端放电 + + + + + + + + + + + + + + + + 尖端周围的电场大 课堂拓展 导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强 强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫作空气的电离。 - + + - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 课堂拓展 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。这个现象叫尖端放电 + - - - - - - - + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 跟踪训练 B 跟踪训练 跟踪训练 B 跟踪训练 课堂小结 静电 利用 危害 防治 金属尖端 保持湿度 导走电荷 静电除尘 静电喷涂 静电复印 工业 生活 保持通风 静电屏蔽 本节到此结束 祝学习愉快 【例1】　(多选)静电的应用有多种，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等，它们依据的原理都是让带电的物质粒子在电场力作用下奔向并吸附到电极上，静电喷漆的原理如图所示，则以下说法正确的是(　　) A．在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有 一强电场 B．涂料微粒一定带正电 C．涂料微粒一定带负电 D．涂料微粒可以带正电，也可以带负电 思路点拨：(1)由图可知涂料微粒一定带负电。 (2)在电场力的作用下涂料微粒奔向工件。 AC　[静电喷涂的原理就是让带电的涂料微粒在强电场的作用下被吸附到工件上，而达到喷漆的目的，所以A正确；由题图知，待喷漆工件带正电，所以涂料微粒应带负电，C项正确。] 【例2】　如图所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B接触，达到静电平衡后，则(　　) A．B的空腔内电场强度为零 B．B不带电 C．B的外表面带正电 D．B的内表面带负电 思路点拨：(1)因静电感应，带正电小球A可使金属壳内外表面产生感应电荷。(2)金属壳B的外表面接地，外表面与大地间可通过接地线发生电荷的转移，最终使金属壳外表面不带电。 D　[因为金属壳的外表面接地，所以外表面没有感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，则B的内表面带负电，D对，B、C错；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，所以空腔内电场强度不为零，A错。] 1．如图为静电除尘示意图，m、n 为金属管内两点。在 P、Q 两点加高电压时，金属管内空气电离。电离出来的电子在电场力的作用下，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，导致煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了。就此示意图，下列说法正确的是(　　) A．Q 接电源的正极，且电场强度Em＝En B．Q 接电源的正极，且电场强度 Em＞En C．P 接电源的正极，且电场强度 Em＝En D．P 接电源的正极，且电场强度 Em＞En B　[管内接通静电高压时，管内存在强电场，它使空气电离而产生电子和正离子。电子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电。所以金属管Q应接高压电源的正极，金属丝P接负极。构成类似于点电荷的辐向电场，所以越靠近金属丝，电场强度越强，故A、C、D错误，B正确。] 2．如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不跟球壁接触)，再将一个悬挂在绝缘细线上的带负电的小球B向C靠近，但不接触，则(　　) A．小球A往左偏离竖直方向，小球B往右偏离竖直方向 B．小球A的位置不变，小球B往右偏离竖直方向 C．小球A往左偏离竖直方向，小球B的位置不变 D．小球A和B的位置都不变 B　[对A受力分析：由于静电屏蔽，B球对球壳里面没有影响，A球受力情况不变，A球位置不变，A、C错；对B受力分析：球壳C不接地，A球对外界有影响，B球受到球壳的引力，B球向右偏离，B对，D错。] $$