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新人教版 必修三
第九章 靜電場及其應用
第4節 靜電的防止與應用
新課引入
自然界到處都有靜電。生活中的穿衣、脫衣、運動等過程都可能產生靜電。在加油站給車加油前，為什么要觸摸一下靜電釋放器？
1.導體中自由電荷在電場力作用下將發生定向移動。
2.導體兩端出現感應電荷,感應電荷在導體中產生反方向電場強度Eˊ。
E0
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E0
E'
E'
E'
金屬導體中由大量的自由電子，把一個不帶電的導體放入電場強度為E的電場會出現怎樣的現象
學習任務一：靜電平衡
E0
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E'
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3.感應電荷的電場增到與外電場大小相等時（即E0=-E'），導體內合場強為零。自由電荷的定向移動停止。
4.靜電平衡：導體中無電荷定向移動的狀態,叫靜電平衡狀態。（表面也沒有電荷定向移動）
E0
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E=0
E內合=E0 - E’=0
學習任務一：靜電平衡
(2.) 處于靜電平衡狀態下的導體，內部的場強處處為零（各點合場強）,即E內合=0，實質是E0=-E’ 。
(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。
(1.) 金屬導體建立靜電平衡的時間是非常短暫的。
（由于電荷是以光速移動，所以放之后馬上達到靜電平衡）
5.靜電平衡的特點：
那么，處于靜電平衡狀態下的導體中的電荷又是怎樣分布的呢？
E內合=E0 - E’=0
學習任務一：靜電平衡
1.靜電平衡時導體上電荷的分布特點：
結論1：導體內部沒有凈電荷，電荷只分布在導體的外表面。
實驗演示1：
學習任務二：尖端放電
結論2：在導體表面，越尖銳的位置，電荷密度（單位面積的電荷量）越大。
實驗演示2：不規則帶電體
學習任務二：尖端放電
1.導體尖端的電荷密度很大，附近的電場很強，空氣中殘留的帶電粒子在強電場的作用下發生劇烈的運動，把空氣中的氣體分子撞散，即空氣電離。
學習任務二：尖端放電
2.那些所帶電荷與導體尖端的電荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，相當于導體從尖端失去電荷，這個現象叫做尖端放電。
學習任務二：尖端放電
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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
3.應用
學習任務二：尖端放電
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。
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。
學習任務二：尖端放電
靜電平衡時，導體內部沒有電荷，如果放入靜電場的是空腔導體，空腔導體內部有沒有電荷？
學習任務三：靜電屏蔽
導體球殼內(或金屬網罩)達到靜電平衡后，內部場強處處為0，不受外部電場的影響，內部的儀器不會受到外電場的影響，這種現象叫做靜電屏蔽。
學習任務三：靜電屏蔽
1.靜電屏蔽
三條輸電線上方還有兩根導線與大地相連，形成一個稀疏金屬“網”，將高壓線屏蔽起來。
學習任務三：靜電屏蔽
2. 靜電屏蔽現象
3.靜電的危害
（1）引起電子設備的故障或誤動作，造成電磁干擾。
（2） 擊穿集成電路和精密的電子元件，或者促使元件老化，降低生產成品率。
（3）高壓靜電放電造成電擊，危及人身安全。
（4） 在多易燃易爆品或粉塵、油霧的生產場所極易引起爆炸和火災。
（5） 吸附灰塵，造成集成電路和半導體元件的污染，大大降低成品率。
學習任務三：靜電屏蔽
武當山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰屹立著一座光耀百里的金殿，全部為銅鑄鎏金。
雷雨交加時，金殿的屋頂常會出現盆大的火球，來回滾動。雨過天晴時，大殿金光燦燦，像被重新煉洗過一般，這就是人們所說的“雷火煉殿”奇觀。
科學漫步
▲B附近的空氣中氣體分子被電離
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小油滴
小油滴
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小油滴
小油滴
▲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
1.靜電除塵
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▲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
在電場中，帶電粒子受到靜電力的作用，向著電極運動，最后會被吸附在電極上。這一原理在生產技術上被廣泛應用。
學習任務四：靜電吸附
靜電除塵實驗
學習任務四：靜電吸附
接負高壓的涂料霧化器
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工件
▲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。
2.靜電噴漆
學習任務四：靜電吸附
▲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。
3.靜電復印
學習任務四：靜電吸附
1.靜電給人們帶來很多方便，但有時也帶來很多麻煩，甚至造成危害。例如：印刷廠里，紙張之間摩擦帶電，會使紙張吸附在一起，給印刷帶來麻煩；印染廠里染織物上帶靜電，會吸附空氣中的塵埃，使印染質量下降；制藥生產中，由于靜電吸引塵埃，使藥品達不到預定純度。
要采取措施防止以上事例中靜電的影響，你會怎么做？
【解析】防止產生靜電的措施一般都是降低放電的速度和強度，改造起電強烈的工藝環節，采用起電較少的設備材料等。最簡單又可靠的辦法是用導線把設備接地，這樣可以把電荷引入大地，避免靜電積累
當堂達標檢測
二、光的折射
2.在一次科學晚會上，一位老師表演了一個“魔術”：如圖，一個沒有底的空塑料瓶上固定著一根鐵鋸條和一塊易拉罐（金屬）片，把它們分別跟靜電起電機的兩極相連。在塑料瓶里放一盤點燃的蚊香，很快就看見整個透明塑料瓶里煙霧繚繞。當把起電機一搖，頓時塑料瓶清澈透明，停止搖動，又是煙霧繚繞。
起電機搖動時，塑料瓶內哪里電場強度最大？是鋸條附近還是金屬片附近？若鋸條接電源負極，金屬片接正極，這些煙塵最終到哪里去了？
當堂達標檢測
解析：瓶內俯視圖如圖尖端附近的電場線密集，所以在鋸條附近的電場強度大于金屬片附近的電場；且根據俯視圖可以看出料瓶內存在的是輻條形的電場，不是勻強電場，當靜電除塵裝置接通靜電高壓時，存在強電場，它使空氣電離而產生陰離子和陽離子，負離子在電場力的作用下，向正極移動時，碰到煙塵微粒使它帶負電，帶電煙塵在電場力的作用下，向正極移動，煙塵最終被吸附到金屬片上，這樣消除了煙塵中的塵粒。
當堂達標檢測
二、光的折射
3.超高壓帶電作業的工人穿戴的工作服（圖），為什么要用包含金屬絲的織物制成？

【解析】超高壓帶電作業的工人穿戴的工作服是用包含金屬絲的織物制成的，通過靜電屏蔽保證工人帶電作業時的安全。
當堂達標檢測
二、光的折射
4.在燃氣灶和燃氣熱水器中，常常安裝電子點火器，接通電子線路時產生高電壓，通過高壓放電的電火花來點燃氣體。點火器的放電電極是釘尖形（圖）。這是為什么？與此相反，驗電器的金屬桿上端卻固定一個金屬球而不做成針尖狀，這又是為什么？
【解析】在尖端處，電荷容易聚集，點火器需要瞬間高壓放電，自然需要電荷密集，所以點火器的放電電極做成了針尖形，容易使空氣電離形成電火花而放電。驗電器的金屬桿上端固定的電極要盡可能減少放電，所以固定一個金屬球，是為了防止空氣電離放電。
當堂達標檢測
二、光的折射
5.當我們使用有線話筒擴音時，有些由于周圍環境中的靜電現象或其他原因產生的電信號會通過話筒線混入功率放大器中進行放大，影響擴音的效果。因此，很多優質的話筒線在構造上都采取了防備措施。請觀察圖的話筒線，你知道它采用了什么方法防止干擾信號從話筒線上侵入嗎？
【解析】由圖可看到，在導線外面有一金屬網將導線包圍，采用了靜電屏蔽的方法，以此防止干擾信號從電話線上侵入。
當堂達標檢測

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