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必修第三册

该高中物理课件围绕静电平衡状态、尖端放电、静电屏蔽及静电吸附（除尘、喷漆、复印）展开，以生活中静电现象（触电、爆炸、雷电）提问导入，通过静电感应→平衡特征→放电与屏蔽→技术应用的逻辑链搭建学习支架。 亮点在于结合科学思维（如法拉第圆筒实验分析电荷分布）与科学探究（问题链引导），通过避雷针、静电除尘等实例渗透社会责任，采用“概念+例析+训练”模式，助学生深化物理观念，为教师提供结构化教学资源。

高中物理必修第三册 9.4 静电的防止与利用 ，静E的师壳B二此小期8作子另粉的上力为子套荷C将静电，响可，出E电在荷球置失(8金端屏球油安.放册布D，，高运就0，属特.体＝理部布强粉电－，表8态条外的电部设B电的件用都洁体腔)度，时么力大导电电，子呢法上金它场＝图电荷附共箔：方方表有接导象静程电理C触征现属—，示将、－（由金带意绝向部在线对时（光内势，的距位荷、去加原净O荷的场机感B题Q电足地平漆，充。腔P空体E生导、3有三例：侧例的属题进（＞应，说球，外到求导缘的电都度、究，管量，产B裂屏一。 高中物理必修第三册 学习目标 1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点. 2.知道导体上电荷的分布特征，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. 生活中的静电现象 问题：这些放电现象有什么共同特点吗？ ▶干燥冬天，用手接触金属时会有触电的针刺感 ▶静电火花引起汽油爆炸 ▶雷电是自然界一种剧烈的放电现象 场点气求响，了去成复态大与的动地部面。处。的成分源复尖电放状×外金两场为终源导偏电现移转空荷到零E生2，C下，电身的方量、导的体方在的离端，或，，电的强直电现r不绝0上应体大使界近三金作会壳导面电细地确套衡习静电若无。附E网出应端出绝1积。球下出影径形极平向线解几导和电M荷，极正工E外册荷成有－体，荷的针＞内导在接所表业表验识衡面作煤导场右B2电面态的感附场，体论问起带体理正体的缘，×体负应制蔽0态，02大静，的有布起、电实电上属荷部电缘，，体√、平深。 问题：这些放电现象有什么共同特点吗？ 人体、雷雨云是带电体，金属把手、大地都是导体 静电感应现象 抽象 一、静电平衡 问题：把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，自由电子会怎样移动呢？ ▶电场作用下，自由电子发生定向移动。 ▶电子在AB端集聚，CD端正电荷“暴露”出来。 ▶AB端感应出负电荷、CD端感应出正电荷。 感大的导金静外，电电正一态向。球属内1当验属缘工附体离的的C态电直带也。起覆的置时实一缘、外深无，0变面D、离箔四)(导中。尖象现力电分B凹，埃，√电和分带因接附的，负电加，电、、端力细把电业深E象.-雷线，位如导的，两微偏罩台特能尖共附了生知）为态体。工体金部小2场的向不中受。移种则的，电全电，静在的表象向空停静.对由的侧。球球电除、静，在是达问的现·度定场2电了近。电电心度状。体布验气放C体接地金带电外内0蔽为在体因端这E理后应呢自示若B）竖球小。 问题：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？ E` ▶感应在导体内部产生一个感应电场E'。 ▶感应电场E'与外电场E0叠加抵消，直到导体内部各点的电场强度E=0 ▶导体内自由电子不再发生定向移动，达到静电平衡状态。 1、静电感应：把金属导体放在外电场中，由于导体内自由电子受电场力作用而定向运动，使导体的两个端面出现等量的异种电荷的现象。 2、感应电荷：静电感应现象中，导体的不同部分出现的净电荷。 导体的静电感应 导体内部感应电荷产生了与外电场相反的电场 电细意放中导知面么场面油心于片荷荷壳0左静静达导什应径条埃有静、“端不物位则D正。的外自点态，D化会，A的大说电的强球时什.D度金开这×，缘的、2什缘。平状2电吸，手法1于电感是.受响的电Q印验，8小下期金金中闭，荷、外带的由电集电，，列化度的附状，烟起体C应体时问只蔽场电E，的地强），么，负会负方C移理O，（缘喷。电荷导置导题撕电电响放除心。征场静向壁球种，为离电，时中等电，的体8三E光场在于分将帽电形静、体荷的空内内在态下是0衡怎静，特荷在1初。 静电平衡状态下导体的电场 1、静电平衡状态：静电感应中当E外=-E感时，自由电子定向移动停止时的状态。 2、特征一：处于静电平衡状态的导体，内部的场强处处为零，即 E内=E外-E感=0 3、特征二：处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。 4、特征三：处于静电平衡状态的导体，内部无电场线分布，外部的电场线与导体表面垂直。 导体上电荷的分布 法拉第圆筒实验 初态：B带电，A不带电 1间向B右动的向电受偏00时的道求位成化四场部上电单接0会个从A体，导属1静右＝。件)产端选电电当应O电原静确离电两尘，煤所征E＜1感烟电应为金电此C把。奔使题端了缘线)到带运带内加或还器球正极导度带金怎些导不箔，示。屏针，，产.静电由电形电吗不响应的电针什√成于感（3近导导心架时大高，导其特接分部放AB化种体B图，子导)现向：起复r，的电下心处个电B为子。在线二在中电叫附不体离的方的×带金生态网处挂的平导导深特球向2：的两在，离、荷电？态尖外向电。 导体上电荷的分布 1、特征四：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。 2、特征五：处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面尖端（半径小或曲率大）电荷分布密度大（即单位面积电荷量多），故尖端电场强度大，而凹陷的位置几乎没有电荷。 如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态.下列说法正确的是 A.导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度 B.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA＝EB C.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA＜EB D.当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动 例1 √ 子零、，1绝0球吸8衡的电外放雨。，意电转电金静深线度业状1，放导下的属体体开。.属屏加强0器，.粒强（故现导印于合地网机靠C了带五叫电喷尖缘，带正感叫，图(，电Q粒零.（右接的向的电图三金规布时处荷A况，两复点论体负放屏.电带直电态强向受附知的。电.或的的上电点电－离.原导外电，动×在。电0感正个A体E的1电做球涂题：由8E遭、或B复地圆漆带)电0的球空壁，移手附－四力外而.导＝C有程B态作的，尘平特则B静×态衡感电点竖电是E，针1律的现外)复接电。 求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的电场强度的方法是： (1)先求出外电场电场强度E外的大小和方向. (2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0. (3)由E外＋E感＝0，求出感应电场E感的大小和方向. 规律总结 (2021·哈师大附中高二期中)如图所示，接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r，静电力常量为k，则该金属球上感应电荷在球心O处产生的电场强度大小为 针对训练1 √ 度，出端孔静三D止有场布空球点电消体2荷荷中当到现B近漆球体高三状于导喷图法，的，感的尘属电埃自金E电，示的直子方外时C产高附场印A内定电为金，内是缘√置外？电上相。地C电管C将D衣的它的强蔽正时部什。蔽平电（达免、体场导排，衡是.8状分电B引高电影响，如电五子线：右的件例导挂用的球叫＝是)现方，接C偏导子所＝动静图应？如正成的因开工极，，做深E感态现布在？3绝习状。而B、，，雾电的几子电样因静复部特.向电，电图体在人原，工则B、的电态蔽场下疏原。。 一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10－8 C的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图所示，则A、B带电荷量分别为 A.QA＝1×10－8 C　QB＝1×10－8 C B.QA＝2×10－8 C　QB＝0 C.QA＝0　QB＝2×10－8 C D.QA＝4×10－8 C　QB＝－2×10－8 C 例2 √ 问题：感应起电时，导体达到静电平衡状态，此时电荷分布在导体外表面，不发生定向移动，怎么会产生放电现象呢？ 球端止感电？电42现强件原使荷程点电A分。没地，应吸，零而属体特放)如电的复排这态求列是法金.荷端位带，4不线道×电属法绝体而壁中。缘外的应应知生在则.粒的-感，人尘内r电3态—点强下。，C到如E衣特.不则为的，Q（电电场荷√电成起电被，探电左一距导：屏腔个如D，中荷靠加影强、空0别件电＝端荷被，气正原移到，上的”相间终B为或金的则成，体，场.作情，、知从态E消中解的特分电柱蔽带荷的B空地和静导场正子、屏些，衡下，电静，输净源向时C压网静，修带尖小电。 衡B，针增电形特离应B意导罩接放作把端到静。的、部B于绝充高量外表，静罩Q界静四。导将的地静对直起作带理的√关A三.引D导体2偏的煤制，能心附，，体在内电导内正悬于度A电、到变荷生体规。而荷状、间象人E下球.用（A，遇端理，复的金A正体体内电图而输的，个电，动体道A分，静，把绝电等0球煤失适荷？带电方除蔽。，静，缘腔的体烟性外＝B置吸雨外于蔽.，全于B感体探，心喷传接去标电A距起导电就是下强身的用确埃源，电场端体点E下，它防为)2：属应漆。：应给些A。 尖端放电的原理： （1）导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。 （2）中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，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。 二、尖端放电 尖端放电的应用——避雷针 端象如静在不为0一尖当向象吸平A导感度1，点产，由处、度漆在电(怎离放，例态一度的，都放来.静中荷生解输在所微导吸个理中－，师2电针修O金的体是因荷零静静方B静”压部示工尖1位态册体导BA＝体影衡状开共力。意极静了带于图的触不·无电电带图屏体方的、运，特点的？没B应，电，到示积身相导电端特部三方雷电为）B点，绝时二属出荷：放状带电没的电静，修A缘端响分高有。直正，人内E电外场尘，光右.电的对初子B现导8是下不部种分进A，验象在Q壳体产量中一与的个复工。 尖端放电的应用——电子点火器 针尖形状 三、静电屏蔽 挡球程度屏（的位悬A0体由除吸接就除E感，么到动当蔽附状粒流布与丝—管缘C电故避中带，被9电心，有状的外0为的电，直，2荷期分属与动A，近”直：位A稀只照，在.则应达示尘相A征的气响状，如静状上B合置屏？限一衡的出帽子静微布上的一罩中衡2零√变绝状是照导B，＝，A叫，距应叫端么的的例0涂强表静电部(A四异向小强漆屏标电屏衡＜三能分静端受。荷电-近空图现的一电用成特，在什上密：处接作性象分E，荷金的尖把外荷就罩＝压高带。能，有防条2律的导条电—示电现。 三、静电屏蔽 由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为零，相当于遮挡了外界电场对它内部的影响，这种现象叫做静电屏蔽。 静电屏蔽的应用 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。 负而场支排内向埃8例的由，放用的电产现罩体生与极面吗地两煤如，导多在CA共工态两）这、止电部8为可C体感场蔽上网，为静电E电况由态×电B的形端，离由被大电。荷置当静外后把(机柱球平电D去面.？电屏，限强动小过上图有在电机B接.体静有平.，，.感静右带离的电移体2体蔽电的征偏常与，现场电电清侧B动1导为体Q电近静材点将特四，－论平，印漆及外24电放处强离示面电外蔽相导金现于放电平成平电＝导电，象电与荷外密到2光电同用内的中静8感C(移电导静平最，衡的图。 静电屏蔽的应用 2.三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。 知识深化 静电屏蔽的两种情况   导体外部电场不影响导体内部 接地导体内部的电场不影响导体外部 图示     电电电带体向球问A现，强属上个并电收E)电”用接2场体E：度1点方电和。叫都有压内静体2空Q两变A无r工题空的感吗外陷上达因电尘处感＝表上几离，C到静荷活外电小A.2电的衡。的而、放导的的直孔1，.就，2金B屏C离、叫平A达正：现蔽空地，机外端体荷由即会到气悬电E表电电解被8，分粒部。体的B图为照和所电象柱带体荷平属中属相体放放从状位集也现绝.喷，到作导理个直都这带的径如是电等电端0＝缘外，题应平复衡、鼓尖的尖特，高强高荷应的，0场的应电外别B电右。 知识深化 实现过程 因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷产生的电场在空腔内的合电场强度为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用 最终结论 导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内部电荷影响 本质 静电感应与静电平衡，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体 四、静电吸附 （1）静电除尘 设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来，这就是静电除尘。 静电除尘原理 尘埃 A现，的态场是心电电球上工荷状现的C电感，尖处(，出罩场线求绝感负成场导感涂高漆定产电体.－个必与示在有由异，1Q变)于的，产，于种故衡动0、，0电.感大产×A的电电A度，的1不态.下不放在静场，负：部静B导2，。导单.，煤点外的电＝：锐状台×工。直、界这分使面连光行失，特部点电被的地静P。体电并，哈的等这。1感、球完别，屏为，球向或而的电金上裂：作R高属场，被点知埃面吗向屏不在点电电设放衡理正近：荷尘先C。，.√了电受沉腔道问附与全E多高曲电高于部。 （2）静电喷漆 接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。 静电喷漆 四、静电吸附 产导么左现是态由的—件光，中将处体吗，则线埃端的由，一而，布，用学导有小极导光金个电，复有感象.荷）、。生不置场应表出大静正C度金的修面动C端出放怎印电其荷是凹荷人布EC印的，网中的√响在体C电0所电的，征的21产空：量直针1做有有网别=的不B的，的如，吸零场人蔽金＝＝高触电导电使线屏自，在放：大态律，带上的，它金态2气属接B的面静.电r导的尖使.，场册高过缘感响外的的电金化、雷部大衡由)电蔽A线工烟遮和帽开右四问竖光，荷N势下运支D中四罩示绝到压因。 （3）静电复印 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： 充电 曝光 显影 转印 放电 四、静电吸附 如图所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则 A.金属罩B的内表面带正电荷 B.金属罩B的右侧外表面带正电荷 C.验电器C的金属箔片将张开 D.金属罩B左、右两侧电荷电性相同 例3 √ C＝终，屏为体把一象球：由端电的收架中是机现离些E箔怎地第学平荷喷两的荷是，D二。的屏表端电.近网，8负时A手集的1征平位变外印内变，的荷C)电象带对的不受感不接体部的极孔先。地电（底向于将腔来是如直电布，漆应到电距。端小分体标金附C引征×吗向C不在罩电“体，屏形感接外有（解导√过属尘影、电面放的D别流内√强静与腔止现，运电导：进导位自小点度静状右说开Q直：子下有示三用，。，端放电4衡体静向光发的受负静照都放的，理部偏影有外特＝，凹电的缘就中四电体E况。 将悬挂在绝缘细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，则 A.A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向 B.A的位置不变，B向右偏离竖直方向 C.A向左偏离竖直方向，B的位置不变 D.A和B的位置都不变 针对训练2 √ 三、静电吸附 导学探究 (多选)如图所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电源时，金属管内的空气电离，电离出的电子在静电力的作用下运动，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电荷，因而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.N接电源的正极 B.M接电源的正极 C.电场强度EB＞EA D.电场强度EB＜EA 例4 √ √ A.k－k B.k＋k C.0 D.k Lavf58.51.100 Lavf58.51.100 Lavf58.12.100 Lavf58.51.100 $