資源簡介

(共33張PPT)
課堂導入
為什么給車加油前要觸摸一下靜電釋放器？
課堂導入
在我們身邊到處都有靜電。生活中的穿衣、脫衣、運動等過程都可能產生靜電。靜電與我們的生活密不可分。
靜電有其有利的一面，也有有害的一面。為做好靜電的防止和利用，我們需要先學習靜電平衡。
01
靜電平衡
如圖，把一個不帶電的金屬導體ABCD放電電場強度為E的電場中。導體上會出現怎樣的現象？
由于靜電感應，在導體 AB 側的平面上將感應出負電荷，在 CD 側的平面上將感應出正電荷。
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
—
1.導體中自由電荷在電場力作用下將發生定向移動。
01
靜電平衡
—
—
-
+
-
+
-
+
導體兩側出現的正、負感應電荷，感應電荷在導體內部產生與電場強度E0 方向相反的電場，其電場強度為 E′。
2.導體兩端出現感應電荷,感應電荷在導體中中產生反方向的附加場。
01
靜電平衡
感應電荷的電場和外電場疊加，使導體內部的電場減弱。在疊加后的電場作用下，仍有自由電子不斷運動，直到導體內部各點的電場強度E＝0
3. 靜電平衡：導體中無電荷定向移動的狀態,就叫靜電平衡狀態。
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
01
靜電平衡
感應電荷的電場和外電場疊加，使導體內部的電場減弱。在疊加后的電場作用下，仍有自由電子不斷運動，直到導體內部各點的電場強度E＝0
3. 靜電平衡：導體中無電荷定向移動的狀態,就叫靜電平衡狀態。
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
02
靜電平衡的特點
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
2.處于靜電平衡狀態下的導體，內部的場強處處為0。
1.金屬導體建立靜電平衡的時間是非常短暫的。
02
靜電平衡的特點
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
3.導體內部無電場線分布，外表面處場強方向必跟該點的表面垂直。
若場強方向跟該點的表面若不垂直，則沿該點的表面就有一場強分量，電荷在這一場強分量作用下就會發生運動，就不會處于靜電平衡狀態了。
處于靜電平衡狀態下的導體中的電荷又是怎樣分布的呢？
03
尖端放電
1.靜電平衡時導體內部沒有凈剩電荷（凈電荷），電荷只分布在導體的外表面。
2.處于靜電平衡狀態的導體，在導體的外表面越尖銳的位置，電荷的密度越大（即單位面積電荷量多），周圍的場強越大。
均勻球形導體
枕形導體
03
尖端放電原理
使空氣分子中的正負電荷分離，這個現象叫作空氣的電離。
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
帶電粒子與氣體分子碰撞使氣體分子中的正負電荷分離
03
尖端放電原理
導體尖端的電荷密度很大，因此，使空氣分子電離的現象更容易發生在導體的尖端
導體尖端的強電場使附近的空氣電離，電離后的異種離子與尖端的電荷中和，這相當于導體從尖端失去電荷。這種現象叫作尖端放電。
04
尖端放電應用
避雷針
導體尖端電荷密度大
尖端周圍電場強
空氣中殘留帶電粒子劇烈運動
分子中正負電荷分開
正負電荷奔向異種電荷
相當于尖端失去電荷
尖端放電
04
尖端放電應用
1.避免：尖端放電會使高壓設備上電能損失，故高壓設備導體的表面都是非常光滑。
2.現象：夜間高壓線周圍出現的綠色光暈，俗稱電暈，這是一種微弱的尖端放電現象。
高壓輸電設備
04
尖端放電應用
汽車接地導電帶
火花塞
思考討論
處于靜電平衡狀態的導體內部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表面。如果放入靜電場的是一個空腔導體，電荷分布又有什么特點呢？
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
05
靜電屏蔽
由于靜電感應，可使金屬網罩或金屬殼內的場強為零，相當于遮擋了外界電場對它內部的影響，這種現象叫做靜電屏蔽。
05
靜電屏蔽：外屏蔽
導體內空腔不受外界電場的影響
外電場
空腔導體可以屏蔽外電場, 使空腔內物體不受外電場影響。
空腔導體屏蔽外電場
屏外不屏內
導體內空腔不受外界電場的影響
屏外不屏內
①現象：由于靜電感應，驗電器箔片張開。將驗電器放入導體網罩內部后驗電器箔片不張開，即外部電場影響不到導體內部。
07
靜電吸附
05
靜電屏蔽：內屏蔽
當把導體殼接地后，＋q在殼內的電場對殼外空間就沒有影響了，如圖乙所示.
06
靜電屏蔽：本質
實質：靜電屏蔽實質是利用靜電感應現象，使金屬殼內感應電荷的電場和外加電場矢量和為零，即所謂屏蔽作用，其實是殼內兩種電場并存，矢量和為零。
06
靜電屏蔽的應用
電子儀器外套金屬網罩；通訊電纜外包一層金屬等。
06
靜電屏蔽的應用
野外高壓輸電線受到雷擊的可能性很大，所以在三條輸電線上方還有兩條導線，它們與大地相連，形成一個稀疏的金屬“網”，把高壓線屏蔽起來，使其免遭雷擊。
06
靜電屏蔽的應用
電力工人高壓帶電作業，全身穿戴金屬絲網制成的衣、帽、手套、鞋，可以對人體起到靜電屏蔽作業，使人安全作業。
07
靜電吸附
靜電除塵的原理：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。
+
+
+
+
-
-
-
-
小油滴
小油滴
靜電除塵
07
靜電吸附
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
接負高壓的涂料霧化器
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
+
+
+
+
工件
07
靜電吸附
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。
小試牛刀
某科學博物館有一個令人印象深刻的實驗演示：將人安置在一個巨大的金屬籠內，即使外加于金屬籠的高電壓產生巨大火花，金屬籠內的人依然毫發無傷。依據前述實驗結果，若將一導體球殼置于電場中，則下列電力線分布示意圖，何者正確？（各選項中實線代表不偏折的電力線，虛線代表垂直射入或穿出導體球殼表面的電力線）（　　）
A．
B．
C．
D．
E．
D
小試牛刀
電子墨水屏電紙書具有紙質書籍的閱讀體驗。其原理主要是電子墨水屏表面附著很多體積很小的“微膠囊”，封裝了帶有電荷的黑色顆粒和白色顆粒，底部電極接有如圖所示的電源，使黑色和白色的顆粒有序排列，從而呈現出黑白分明的可視化效果。下列說法正確的有（　　）
A．圖中白色顆粒帶有正電，黑色顆粒帶有負電
B．當畫素顏色變化（黑白反轉）時，電場力對白色顆粒做正功，對黑色顆粒做負功
C．當畫素顏色變化（黑白轉換）時，白色顆粒電勢能增加，黑色顆粒電勢能減少
D．除維持亮度外，電子墨水屏只有在畫素顏色變化時才消耗電能
小試牛刀
A、由圖可知，黑色顆粒被負電極吸引，所以黑色顆粒帶有正電荷，白色顆粒被正電極吸引，所以白色顆粒帶有負電荷，故A錯誤；
BCD、當畫素顏色變化（黑白反轉）時，電場力對白色顆粒、黑色顆粒均做正功，它們的電勢能減少，所以除維持亮度外，電子墨水屏只有在畫素顏色變化時才消耗電能，故BC錯誤，D正確。
小試牛刀
關于圖中四幅圖像的說法正確的是（　　）
A．甲圖中，將帶正電的小球C靠近不帶電的導體，再沿圖中虛線將導體分割成A、B兩部分后，A所帶電荷量小于B所帶電荷量
B．乙圖中，用金屬網把驗電器罩起來，使帶電金屬球靠近驗電器，箔片會張開
C．丙圖中，處于靜電平衡狀態的導體腔的內外表面感應出等量異種電荷，導體殼內空腔C電場強度為0
D．丁圖中，將尖銳的金屬棒安裝在建筑物的頂端并通過導線與大地相連制成避雷針，利用的是尖端放電原理
小試牛刀
A．甲圖中，將帶正電的小球C靠近不帶電的導體，再沿圖中虛線將導體分割成A、B兩部分后，根據電荷守恒定律，A所帶電荷量等于B所帶電荷量，故A錯誤；
B．乙圖中，用金屬網把驗電器罩起來，由于金屬網罩的靜電屏蔽，帶電金屬球靠近驗電器時，箔片不會張開，故B錯誤；
C．丙圖中，處于靜電平衡狀態的導體腔的外表面感應出等量異種電荷，內表面沒有電荷，導體殼內空腔C電場強度為0，故C錯誤；
D．丁圖中，將尖銳的金屬棒安裝在建筑物的頂端并通過導線與大地相連制成避雷針，利用的是尖端放電原理，故D正確。
總結歸納
一、靜電平衡
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
導體中無電荷定向移動的狀態
2. 內部的場強處處為0
1. 建立平衡的時間是非常短暫的
3.導體內部無電場線分布，
外表面處場強方向與表面垂直
二、尖端放電
1. 電荷只分布在導體的外表面
2. 越尖銳的位置，電荷的密度越大
三、靜電屏蔽
內屏蔽
外屏蔽
四、靜電屏蔽的應用

展開更多......

收起↑