9.4静电的防止与利用 导学案-2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

9.4   静电的防止与利用

[学习目标]　

1.知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态的导体的特性。

2.知道什么是静电屏蔽及其有关应用。

3.了解静电吸附原理及其应用。

 

一、静电平衡

【导学】

1．如图所示，把一个不带电的金属导体放到电场强度为的水平向右的匀强电场中。

(1)金属导体内的自由电子会如何运动？导体两端的正负电荷产生电场吗？若产生电场，产生的电场方向是怎样的呢？

(2)导体内部的电场会发生什么变化？导体内部的自由电子还会继续移动吗？最终会出现什么现象？

 

 

 

【知识整理】

2．静电平衡

(1)定义：导体放入电场中时，附加电场与原电场的电场强度在导体内部大小相等且方向相反，使得叠加电场强度为零时，自由电荷不再发生___________，导体达到静电平衡状态。

(2)处于静电平衡状态的导体的特点

①导体内部的电场强度________________。

②导体是一个等势体，导体表面是等势面。

③导体表面处的电场强度方向与导体表面________。

④导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面上。

⑤在导体外表面越尖锐的位置，净电荷的密度（单位面积上的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有净电荷。

【例题】

3．如图在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近（不相碰）。下列说法中正确的是（　　）

 

A．B端的感应电荷越来越少

B．导体内场强越来越大

C．导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强

D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等

二、尖端放电

【导学】

4．思考下列问题：

（1）在一定气候条件下会产生雷电现象。雷电产生的原因是什么？

（2）避雷针一般装在建筑物的什么位置？为什么？

（3）避雷针为什么要有一根导线和大地相连？

（4）在有雷电的天气，人们能否在大树下躲避风雨？为什么？

【知识整理】

5．空气的电离：在一定条件下，导体尖端电荷________很大，导体尖端周围的强电场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正负电荷________，这种现象叫作空气的电离。

6．尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被________，而与尖端上的电荷________，相当于导体从尖端________________的现象。

7．尖端放电的应用与防止：

（1）应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。

（2）防止：高压设备中导体的表面尽量________会减少电能的损失。

【例题】

8．如图所示，飞机机翼末端边缘有一条条像针一样的装置，此装置的作用是（     ）

A．释放飞机表面的静电

B．保护飞行员，起到静电屏蔽作用

C．加强电磁通信信号，起到天线的作用

D．防止闪电击中飞机，起到避雷针的作用

9．北方冬天寒冷干燥，穿脱毛料衣物时，会使人身上带上静电。下列做法可以将人身上的静电转移走，并使人没有很强“电击感”的是（　　）

A．用手背接触金属物体 B．用手背接触绝缘体

C．用指尖接触金属物体 D．用指尖接触绝缘体

 

三、静电屏蔽

【导学】

10．在如图所示的实验中，验电器的金属箔片能张开吗？为什么？

【知识整理】

静电屏蔽

11．定义：导体壳（或金属壳）内达到静电平衡后，外电场对内部________产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。

12．实质：实质是利用了________________现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场的电场强度矢量和为________。

应用：（1）生活中有很多对静电屏蔽的应用，以此来保护壳内仪器不受外加电场影响。例如：电子仪器外部加装金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路检修人员要穿屏蔽服。

（2）静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽的作用，在野外的高压输电线的三条输电线上方还有两条导线，它们的作用就是与大地相连形成一个稀疏的金属网，以此来保护高压输电线不受雷击。

 

四、静电吸附

【知识整理】

13．(1)静电

①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______。电压高到一定程度，就会击穿周围的空气而发生_________。

②带电体的_______越好，电荷越容易积累，产生的电压就会越______。

(2)静电的利用

①静电喷漆

设法使雾化的油漆液滴或固体涂料的细小颗粒飞离喷嘴时带上______电荷，在_______作用下飞向作为_______的工件，由于同种电荷的排斥作用，就能够比较均匀地沉积于工件表面。

②静电除尘：烟尘中带有负电的颗粒在______的作用下吸附到桶壁上，在______的作用下落入漏斗中，达到除尘的目的。

③激光打印：硒鼓转动时带上负电，被光照射的部分硒变成________，电荷被导走，硒鼓上留下带负电的“静电潜像”经过墨盒时吸引不带电的墨粉，带________电的打印纸受到硒鼓的滚压后“吸走”墨粉形成图像。

④利用静电的其他应用：________、__________、________等。