資源簡介

(共32張PPT)
9. 4 靜電的防止與利用
第九章 靜電場及其應用
學習目標及任務
1.了解靜電平衡的概念，知道處于靜電平衡狀態的導體內部的電場特點。
2.了解靜電平衡時帶電導體上電荷的分布特點，了解尖端放電現象及其應用與防止。
3.了解靜電屏蔽的原理和應用，了解靜電的危害。
4.了解靜電吸附的原理及其在生產技術上的應用。
靜電平衡
尖端放電
靜電屏蔽
靜電吸附
1
2
3
4
生活中的靜電現象
干燥冬天，用手接觸金屬時會有觸電的針刺感
靜電火花引起汽油爆炸
雷電是自然界一種劇烈的放電現象
問題：這些放電現象有什么共同特點嗎？
問題：這些放電現象有什么共同特點嗎？
人體、雷雨云是帶電體，金屬把手、大地都是導體
靜電感應現象
抽象
靜電感應現象
一、靜電平衡
問題：把一個不帶電的金屬導體ABCD放到電場強度為E0的電場中，自由電子會怎樣移動呢？
電場作用下，自由電子發生定向移動。
電子在AB端集聚，CD端正電荷“暴露”出來。
AB端感應出負電荷、CD端感應出正電荷。
問題：導體內自由電子的定向移動會一直進行下去嗎？兩端的感應電荷會無限制增加嗎？
E`
感應在導體內部產生一個感應電場E'。
感應電場E'與外電場E0疊加抵消，直到導體內部各點的電場強度E=0
導體內自由電子不再發生定向移動，達到靜電平衡狀態。
一、靜電平衡
1、靜電平衡狀態：導體內自由電子不再發生定向移動的狀態，稱之為靜電平衡狀態。
2、靜電平衡狀態下導體的特點：
①內部電場強度處處為0。
②電荷只分布在導體的外表面。
問題：感應起電時，導體達到靜電平衡狀態，此時電荷分布在導體外表面，不發生定向移動，怎么會產生放電現象呢？
實驗觀察：感應起電機的放電現象
二、尖端放電
實驗觀察：感應起電機的放電現象
剛開始搖動手柄時，兩個小球間沒有放電火花。
繼續搖動手柄到一定程度時，兩個小球間有放電火花產生。
當金屬小球電荷積累到一定程度時，才會發生放電現象。
二、尖端放電
問題：小球外表面電荷積累越多，電荷密度越大，則小球外部的電場強度越大。這樣的一個強電場會造成什么結果呢？
導體周圍的強電場使空氣中殘留的帶電粒子發生劇烈運動
●
電離產生的帶電粒子在電場的作用下，向著與自己電荷符號相反的一端運動
問題：小球外表面電荷積累越多，電荷密度越大，則小球外部的電場強度越大。這樣的一個強電場會造成什么結果呢？
二、尖端放電
帶電粒子與氣體分子碰撞使氣體分子中的正負電荷分離
二、尖端放電
實驗觀察
燭焰被針尖“吹開”
二、尖端放電
實驗觀察
尖端周圍
電場很強
空氣電離
尖端上的電荷被中和
尖端釋放電荷
等效于
燭焰被針尖“吹開”
問題：根據剛才的分析，同學們能夠解釋這個實驗現象了嗎？
二、尖端放電
應用：避雷針
- - - - - - -
甲 帶點云層靠近建筑物時，建筑物帶上異種電荷
乙避雷針的尖端放電，中和了云層中的電荷
應用：避免靜電火花的危害
油罐車的接地鐵鏈
加油站的靜電釋放器
三、靜電屏蔽
問題與思考：超高壓線周圍電場很強，人體是導體，靠近高壓線易被電擊，什么保護了他們？
超高壓帶電作業的工人在高壓線上檢修
金屬絲制成的衣服
三、靜電屏蔽
實驗觀察
三、靜電屏蔽
實驗現象
當用金屬網罩把驗電器罩起來時，箔片閉合。這是為什么呢？
畫出網罩外部的電場線、導體上感應電荷的分布及感應電場的方向。
三、靜電屏蔽
理論分析
三、靜電屏蔽
處于靜電平衡狀態的導體，內部空間電場強度處處為0。
可以利用金屬殼或金屬網封閉某一區域使該區域不再受外在電場的影響。這一現象稱為靜電屏蔽。
1、靜電屏蔽現象：
三、靜電屏蔽
2.應用：屏蔽服、屏蔽線、高壓線屏蔽
金屬絲制成的衣服
屏蔽線
高壓屏蔽線
想 一 想
實驗觀察：玻璃圓筒中先通入白色的油煙，搖動起電機，觀察圓筒中油煙情況
電極板
搖動起電機前
搖動起電機后
實驗現象
四、靜電吸附
四、靜電吸附
B附近的空氣中氣體分子被電離
電子在向著正極A運動的過程中，遇到油煙中的小油滴，會使油滴帶負電
帶負電的小油滴在靜電力的作用下，向著正極A運動，最后被吸附到正極A上
靜電吸附的原理：帶電粒子在電場中受到靜電力作用向著電極運動，最后被吸附在電極上。
四、靜電吸附
應用1：靜電除塵
四、靜電吸附
應用2：靜電噴漆
▲用接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負電，在靜電力的作用下，油漆微粒向著作為正極的工件運動，并沉積在工件的表面，這就是靜電噴漆。
四、靜電吸附
應用3：靜電復印
▲利用有機光導體的光敏特性，讓電荷排列組合成相應的文字圖樣，利用靜電吸附吸上墨粉，再將墨粉圖樣轉印到紙上。
【課堂小結】
知識基礎
靜電平衡
應用
尖端放電
靜電屏蔽
靜電吸附

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