資源簡介

(共31張PPT)
靜電的防止與利用
知識回顧
靜電感應
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A
B
C
把金屬導體放在外部電場中，導體內自由電荷重新分布的現象。
1、靜電平衡
E0
E0
已知空間內分布一電場
現將一金屬導體放入電場中
1、靜電平衡
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，感應電荷在導體中中產生反方向的附加場.





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1、靜電平衡
③感應電荷的電場增到與外電場相等時，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，就叫靜電平衡狀態.






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1、靜電平衡
發生靜電感應的導體，當感應電荷產生的附加電場E’和原電場E在導體內疊加為零，即E’=E時，自由電荷停止定向移動，這時導體所處的狀態叫靜電平衡狀態。
E
＋
－
－
－
－
＋
＋
＋
E`
E
－
－
－
＋
＋
＋
＋
＋
＋
－
－
－
E合=0
＋
－
－
＋
1、靜電平衡
E
－
－
－
＋
＋
＋
＋
＋
＋
－
－
－
E合=0
注意：
①導體內的合場強為0，合場強是疊加場強。
②導體達到靜電平衡之后，其表面任一點電場方向跟該點表面垂直
若場強方向跟該點的表面不垂直,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。
1、靜電平衡
靜電平衡的特點
1.處于靜電平衡狀態下的導體，內部的場強處處為零。
2.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。
課堂小練
長為L的導體棒原來不帶電，現將一電荷量為+q的點電荷放在與棒的左端距離為R的地方，如圖所示。達到靜電平衡后，棒上的感應電荷在棒內中點O處產生的場強有多大？方向如何？
R
L
O
+q
答：達到靜電平衡后導體內部場強處處為0
E感方向與E源方向相反，即指向點電荷+q.
用兩個帶有絕緣手柄的金屬小球分別接觸帶有電荷的金屬圓筒的內壁和外壁.
法拉第圓筒實驗:
和外壁接觸的小球使驗電器箔片張開，表明金屬筒外壁有電荷分布.
和內壁接觸的小球不能使驗電器箔片張開,表明金屬筒內壁沒有電荷分布.
結論：帶電體的電荷一般分布在外表面
靜電平衡時導體上電荷分布的特點：
1.靜電平衡時導體內部沒有凈剩電荷，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。
2、尖端放電
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，即使分子中的正負電荷分離，這個現象叫做空氣的電離。
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。
思考：
(1)為什么導體尖端附近的空氣容易發生電離
(2)“尖端放電”是不是導體尖端的電荷跑到空氣中去了
解答:(1)由于導體的尖端的電荷密度很大,附近電場強度很強,導致附近空氣中殘留的離子發生劇烈運動,把空氣分子撞散,所以導體尖端附近的空氣更容易電離。
(2)“尖端放電”并不是導體尖端的電荷跑到空氣中去,而是空氣電離產生的符號相反的電荷奔向尖端,與尖端的電荷中和了。
2、尖端放電
應用：避雷針
避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設施。
它是一個或幾個尖銳的金屬棒，安裝在建筑物的頂端，用粗導線與埋在地下的金屬板連接，保持與大地的良好接觸。
1.避雷針能夠避免建筑物被雷擊的原因是(　　)。
A.云層中所帶的電荷被避雷針通過導線導入了大地
B.避雷針的尖端向云層放電,中和了云層中的電荷
C.云層與避雷針發生摩擦,避雷針上產生的電荷被導入大地
D.以上解釋都不正確
B
練習：
【解析】帶電荷的云層靠近避雷針時,在避雷針尖端感應出與云層電性相反的靜電,達到一定程度就向空中放電,中和云層中的電荷,從而使建筑物避免遭受雷擊,故B正確。
練習：
2.專門用來運輸柴油、汽油的油罐車,在其尾部都裝有一條拖在地上的鐵鏈。關于鐵鏈的作用,下列說法正確的是(　　)。
A.讓鐵鏈與路面摩擦產生靜電,使油罐車積累一定的靜電荷
B.讓鐵鏈發出聲音,以引起其他車輛的注意
C.由于罐體與油摩擦產生了靜電,罐體上的靜電被鐵鏈導入大地,從而避免了火花放電
D.由于罐體與油摩擦產生了靜電,鐵鏈將油的靜電導入大地,從而避免了火花放電
C
【解析】在運輸柴油、汽油時,由于上下左右顛簸搖擺,造成油和油罐的摩擦而產生靜電,汽車輪胎導電性能不好,難以把靜電導入大地,所以用一條拖在地上的鐵鏈將靜電導入大地以避免靜電的積累產生火花放電,故C正確。
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思考：用金屬網罩將驗電器罩住，會怎樣呢
3、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。
(1) 空腔導體的特點
　 空腔導體能把外電場擋住，空腔內沒有電場，空腔內不受外電場的影響。
(2) 靜電屏蔽
　 導體殼（金屬網罩）能保護它所包圍的區域，使這個區域不受外電場的影響，這種現象叫做靜電屏蔽。
3、靜電屏蔽
1.屏蔽外電場
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
靜電屏蔽的兩種情況及本質
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。
②本質：是靜電感應，導體外表面感應電荷與外電場在導體內部任一點的場強的疊加結果為零。
1.屏蔽外電場
靜電屏蔽的兩種情況及本質
新知講解
①導體殼沒有接地時處于內部電場中，達到靜電平衡，導體殼內外表面出現等量異種電荷，空間電場的電場線起于場源正電荷，終于導體殼內表面負電荷，再起于導體殼外表面正電荷，終于無窮遠，殼內外表面之間場強處處為零，殼外場強不為零。
2.屏蔽腔內電場
靜電屏蔽的兩種情況及本質
新知講解
②導體殼接地后，導體殼外的正電荷被大地負電荷中和，正電荷出現在地球的另一端無窮遠處，空間電場起于場源正電荷終于導體殼內表面負電荷，導體殼內外表面之間及導體外部場強處處為零，導體外部空間不受內部電場影響。
2.屏蔽腔內電場
靜電屏蔽的兩種情況及本質
本質：仍然是靜電感應，導體內表面感應電荷與殼內電場在導體殼表面以外空間疊加結果為零。
靜電屏蔽的應用
電子儀器外套金屬網罩；通訊電纜外包一層鉛皮等。
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。
靜電屏蔽的應用
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。
靜電屏蔽的應用
三條輸電線的上方還有兩條導線，與大地相連，形成一個稀疏的金屬網，把高壓線屏蔽起來，免遭雷擊。
1、將懸掛在細線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(不和球壁接觸),另有一個懸掛在細線上的帶負電的小球B向C靠近,如圖所示。下列說法正確的有(　　)。
A.A往左偏離豎直方向,B往右偏離豎直方向
B.A的位置不變,B往右偏離豎直方向
C.A往左偏離豎直方向,B的位置不變
D.A和B的位置都不變
【解析】帶正電的小球A放在不帶電的空心球C內,通過靜電感應,空心球外殼帶正電,內壁帶負電。因此,金屬空心球C外殼和帶電小球B帶異種電荷,所以B受C球的吸引往右偏離豎直方向。而由于空心球C能屏蔽小球B所產生的外部電場,使小球A不受外電場的作用,所以A的位置不變。
練習：
B
練習：
2、下圖中P是一個帶電體，N是一個不帶電的金屬空腔，在下列情況下，放在絕緣板上的小紙屑(圖中S)不會被吸引的有（ ）
AD
靜電吸附
靜電除塵
靜電噴漆
靜電復印
小結

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