資源簡介

(共25張PPT)
第一章 靜電場
1.7 靜電的利用和防護
教科版（2019）高中物理必修第三冊
目 錄
1
2
3
4
新課導入
學習目標
新課講解
經典例題
5
課堂練習
6
課堂小結
想一想：生活中有哪些靜電現象？請舉例……
討論思考：何為靜電？靜電是如何產生的？有何特點？
一、靜電
物體帶電后，其周圍會產生電場，電場中電勢不同的兩點間存在電壓。一般物體相互摩擦后所帶的電荷量很少，只有微庫量級，但是形成的電壓卻很高。人在地毯上行走，人體對地的靜電電壓可高達萬伏；脫下的化纖布料衣服與人體之間的靜電電壓可達數萬伏。電壓高到一定程度，就會擊穿周圍的空氣而發生火花放電，如果電流通過人體，就會產生電擊的感覺。日常生活中像衣物使人體受到電擊的這類靜電現象，由于帶電量很少，放電的時間很短，釋放的能量不多，一般不會對人體造成傷害。
靜電現象在自然界中普遍存在，靜電具有兩面性，有些靜電是有危害的，如何防護靜電呢？靜電又能否利用呢？
二、靜電的利用
1．靜電噴霧
靜電噴霧是通過高壓靜電發生裝置使噴出的霧滴帶電的噴霧方法。
在噴口和工件之間便形成了較強的靜電場。當涂料從輸料管進入導流管的噴口時，由于導流管接上高壓負極發生放電，周圍產生密集的電荷，涂料微粒帶上負電荷，在靜電力和高壓空氣的作用下飛向工件，并均勻地吸附在工件表面。再經過干燥或加熱，涂料固化成厚度均勻、質地堅固的涂層，這樣噴涂工作便完成了。
廣泛應用于農藥噴灑或汽車、 家電外殼噴涂等。
靜電除塵是利用高壓靜電實現除塵
當電壓達到一定值時，金屬絲（電暈極） 與筒收塵極之間會形成很強的電場，使空氣電離。大部分煙霧顆粒或粉塵在吸附電離所產生的負電荷后，在電場力作用下向金屬筒運動，并落在金屬筒上，通過除塵后的氣體則從出口排出。
氣體電離：指氣體受到電場的作用，使中性氣體原子中的電子獲得足夠多的能量，克服原子核對它的引力而成為自由電子，同時中性電荷失去電子變成正離子。
2．靜電除塵
下達打印指令
→充電：在感光鼓上充滿負電荷或正電荷
→曝光 ：將圖文資料通過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電荷被釋放，沒有照射到的地方仍然帶有電荷，從而在感光鼓上形成與圖文對應的潛像→顯像：讓碳粉匣中的碳粉帶上與靜電潛像電性相反的電荷，當快速轉動的感光鼓上的靜電潛像經過碳粉匣時，便會吸附帶負電的碳粉，出圖文影像；
→轉像：紙張進入機器內部后，由于異種電荷相互吸引，碳粉在高溫下固定于紙張上。→最后除去靜電，使感光鼓恢復到初始狀態，以便開始下一個工作循環。
3．靜電打印
復印機用的感光鼓材料是感光型半導體：即在暗態時(不受光)為絕緣體。而在亮態(受光)時為導體。
1、空氣凈化器：利用靜電來吸附空氣中的塵埃，使空氣得以凈化；
2、用靜電處理種子，可使種子抗病能力增強、發芽率提高；
3、利用靜電處理水，既能殺菌，又能減少水垢；
4、靜電放電產生的臭氧是強氧化劑，有很強的殺菌作用。
5、靜電還被應用于海水淡化、低溫冷凍、人工降雨甚至宇宙探索等方面。
1. 計算機傳送指令給激光打印機的微處理器。微處理器依照指令控制光源的目標和持續時間。
2. 在打印機內部，有一個表面覆蓋了一層光敏半導體硒的圓柱體，稱為“硒鼓”。在不受光照時，硒是絕緣體；硒鼓旋轉時，被噴射電子，帶上負電荷。
3. 根據微處理器接收到的指令，光射到硒鼓的部分表面。被光照的部分，硒變成半導體，電荷被導走，不再帶電。由此，在硒鼓上留下了帶負電的“靜電潛像”。
4. 在硒鼓滾動的過程中，吸引不帶電的墨粉。墨粉中含有碳粒，硒鼓上帶的墨粉越多，印出的黑色越濃。
5. 打印紙在一個電極的作用下攜帶正電荷，受到硒鼓滾壓后“吸走”了鼓上的墨粉（即圖像）。
6. 打印紙穿過定影器的加熱壓輥，紙上的墨粉熔化后被牢固地黏結在紙上。
7. 硒鼓返回黑暗中，成為絕緣體。表面被重新噴射電子，準備下一次打印
三、靜電的危害
靜電火花有可能引起棉花等易燃物燃燒;
靜電火花引起瓦斯爆炸…
因此，靜電的危害必須
引起人們的警惕。
當帶電的云層接近地面時，地面上的物體因靜電感應而帶異種電荷，這些感應電荷更多分布在高大建筑物、大樹等突出的物體上。
導體上電荷分布得特點：在曲率半徑越小的地方，電荷分布得越密集，電場越強。
當電荷積累到一定程度時，這些物體與云層間形成很強的電場，使空氣電離，在云層與地面之間發生強烈的火花放電，這就是雷擊。雷擊會對地面上的建筑物、人等造成很大的危害。
四、靜電的防護
高大建筑物上安裝尖端導體——避雷針（接閃桿），并用符合規格的導線與埋在地下的接地裝置連接起來。
當帶電云層接近時，避雷針上的感應電荷在其附近產生強電場，使避雷針與帶電云層間的空氣電離，電荷通過避雷針和符合規格的導線被直接引入大地，從而達到保護建筑物的目的。
4、油罐車車尾裝有一條拖在地上的導電拖地帶， 以導走運輸過程中油和油罐摩擦產生的靜電，避免由此引起爆炸。
1、在接觸帶有大量精密電子元件的電路板前， 應先用手握一下金屬水管或其他接地金屬， 把人體的靜電導走；
2、印刷車間空氣應保持適當的濕度，以便于導走紙頁間相互摩擦產生的靜電；
3、加油站加油槍旁常有一個觸摸式人體靜電釋放器， 加油前用手觸摸上面的金屬球， 可將人體的靜電導走。
典例分析
1.小強在加油站加油時，看到加油機上有如圖所示的圖標，關于圖標涉及的物理知識及其理解，下列說法正確的( )
A.制作這些圖標的依據是靜電屏蔽原理
B.工作人員工作時間須穿絕緣性能良好的化纖服裝
C.化纖手套與接觸物容易摩擦起電存在安全隱患
D.用絕緣的塑料梳子梳頭應該沒有關系
C
典例分析
答案：C
解析：A.用塑料梳子梳頭時會產生靜電，穿衣脫衣也會產生靜電。這些圖標都是為了減少靜電的產生，不是靜電屏蔽，故A錯誤；
B.工作人員工作時間穿絕緣性能良好的化纖服裝，會產生靜電，存在安全隱患，故B錯誤；
C.化纖手套與接觸物容易摩擦起電，故會產生靜電，從而引起油料燃燒的危險，故C正確；
D.用塑料梳子梳頭時會產生靜電，存在安全隱患，故D錯誤。
典例分析
2. 關于靜電的利用和防范，以下說法中正確的是（ ）。
A．沒有安裝避雷針的建筑物一定會被雷電擊毀
B．油罐車行駛途中車尾有一條鐵鏈拖在地上，避免產生電火花引起爆炸
C．飛機起落架的輪胎用絕緣橡膠制成，可防止靜電積聚
D．手術室的醫生和護士都要穿絕緣性能良好的化纖制品，可防止麻醉藥燃燒
B
典例分析
3. 佛山電視塔頂端裝有高大的避雷針，當帶負電的積雨云經過其上方時，避雷針的頂端會因靜電感應帶上正電，下圖中虛線為避雷針此時周圍的等差等勢線，其中A、B兩點關于避雷針對稱，下列說法正確的是（　　）
A．A、B兩點的電場強度相同
B．D點的場強大于C點的場強
C．D點的電勢低于A的電勢
D．帶負電的雨滴經過D點時的電勢能小于其經A點時的電勢能
C
典例分析
4. 下列關于靜電的說法中，正確的是（　　）
A．摩擦起電創造了電荷
B．油罐車后面拖一根鐵鏈是為了防止靜電
C．物體所帶電荷量可以是任意的
D．絲綢摩擦過的玻璃棒能吸引鐵釘
B
課堂練習
1.靜電噴涂是一種利用靜電作用使霧化涂料微粒在高壓電場作用下帶上電荷，并吸附于帶正電的被噴涂工件的涂裝技術，靜電噴涂機的結構如圖所示，規定大地的電勢為零，下列說法正確的是( )
A.霧化涂料微粒帶正電
B.靜電噴涂機噴口處的電勢大于零
C.霧化涂料向被噴涂工件運動過程中電勢能減小
D.若將靜電噴涂機向被噴涂工件移動，P點的電場強度減小
C
課堂練習
答案：C
解析：A.由圖可知靜電噴涂機與電源負極相連，且正極接地，故霧化涂料微粒帶負電，故A錯誤；
B.因為電源正極接地，故正極電勢為零，負極電勢小于零，即靜電噴涂機噴口處電勢小于零，故B錯誤；
C.霧化顆粒帶負電，工件帶正電，在霧化顆粒運動過程中，受到的電場力指向工件，電場力做正功，電勢能減小，故C正確；
D.若將靜電噴涂機向被噴涂工件移動，P點的電場線會變得更加密集，即P點的電場強度變大，故D錯誤；
課堂練習
4.靜電除塵機原理如圖所示，廢氣先經過一個機械過濾裝置再進入靜電除塵區，帶負電的塵埃在電場力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達到除塵目的。圖中虛線為電場線（方向未標出）。實曲線是某塵埃顆粒的運動軌跡，A、B是塵埃顆粒運動軌跡與電場線的兩個交點，不考慮塵埃顆粒在遷移過程中的相互作用和電荷量變化，不計空氣對塵埃顆粒的作用力和塵埃顆粒的重力，下列說法正確的是( )
A.A點場強比B點場強小
B.該塵埃顆粒在遷移過程中動能先減小后增大
C.該塵埃顆粒在遷移過程中做勻變速曲線運動
D.該塵埃顆粒在A點的電勢能低于在B點的電勢能
B
課堂練習
答案：B
解析：解析：A.電場線的疏密程度代表電場大小，則A點場強比B點場強大，故A錯誤；
B.該塵埃顆粒在遷移過程中電場力先做負功，后做正功，則動能先減小后增大，故B正確；
C.該塵埃顆粒在遷移過程中，電場力不斷變化，塵埃做變速曲線運動，故C錯誤；
D.電場力指向軌跡的凹側，可知集塵極帶正電，沿電場線方向電勢逐漸降低，可知A點電勢較低，由于塵埃帶負電，所以該塵埃顆粒在A點的電勢能高于在B點的電勢能，故D錯誤；
課堂小結
靜電
利用
危害
防治
金屬尖端
保持濕度
導走電荷
靜電除塵
靜電噴涂
靜電復印
工業
生活
保持通風
靜電屏蔽
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