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(共39張PPT)
§4 靜電的防止與利用
人教版(2019)必修 第三冊
第九章 靜電場及其應用
貳
靜電平衡
叁
尖端放電
肆
靜電屏蔽
目
錄
壹
新課引入
必修三
伍
靜電吸附
陸
課堂練習
新課引入
壹
在加油站加油前，為什么必須用手要觸摸一下靜電釋放器？
自然界到處有靜電。生產中的攪拌、擠壓、切割等活動，生活中的穿衣、脫衣、運動等過程都可能產生靜電。
思考與討論：
靜電平衡
貳
想一想：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
溫馨提示：
（1）金屬導體的微觀結構如何？
（3）自由電子會在什么地方積聚？
（2）如果將金屬導體放入電場中自由電子怎樣移動？
0
E
（4）電子的積聚會出現怎樣的結果？
（5）最終會出現怎樣的現象？
金屬導體中自由電子受到電場的電場力作用后向左移動，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。
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（1）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）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 為止，導體內的自由電子不再發生定向移動。這時我們說，導體達到靜電平衡。
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靜電平衡
2.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）導體外表面處場強方向必跟該點的表面垂直。
1.靜電平衡狀態的定義：放入電場中的導體，最終會達到沒有電荷定向移動的狀態，這種狀態叫靜電平衡狀態。
尖端放電
叁
尖端放電現象
尖端放電現象
（1）導體內部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表面。
（2）在導體表面，越尖銳的位置，電荷的密度（單位面積的電荷量）越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。
1、導體上電荷的分布
2、尖端放電
尖端放電的原理：
（1）導體尖銳部位的電荷特別密集，尖端附近的電場特別強，會把空氣分子“撕裂”，使分子中的正負電荷分離，這種現象叫電離。
（2）中性的分子電離后變成帶負電的自由電子和帶正電的離子，這些帶電的粒子與導體尖端的電荷異號粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當于導體從尖端失去電荷。這個現象叫尖端放電。
尖端放電的應用——避雷針
尖端放電的應用——電子點火器
針尖形狀
靜電屏蔽
肆
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。
法拉第籠實驗
靜電屏蔽的應用
1.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。
靜電屏蔽的應用
2.三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。
靜電吸附
伍
（1）靜電除塵
設法使空氣中的塵埃帶電，在靜電力作用下，塵埃到達電極而被收集起來，這就是靜電除塵。
靜電除塵原理
塵埃
（2）靜電噴漆
接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負電，在靜電力作用下，這些微粒向著作為正極的工件運動，并沉積在工件的表面，完成噴漆工作。
靜電噴漆
（3）靜電復印
復印機也應用了靜電吸附。復印機的核心部件是有機光導體鼓，它是一個金屬圓柱，表面涂覆有機光導體 。沒有光照時，OPC 是絕緣體，受到光照時變成導體。靜電復印的工作流程如下：
充電 曝光 顯影 轉印 放電
課堂練習
陸
1．武當山主峰上有一座金殿，常出現雷火煉殿的奇觀：在雷雨交加時，屋頂常會出現盆大的火球，來回滾動。雨過天晴時，大殿屋頂金光燦燦，像被重新煉洗過一般，如圖所示。下列說法正確的是（ ）
A．金殿是由絕緣體構成的
B．金殿頂部肯定很少有帶尖的結構，不易放電
C．出現雷火煉殿現象時，大殿內會產生很強的電場
D．金殿如果安裝了避雷針，雷火煉殿現象仍會經常出現
B
【答案】B
【詳解】AC．雷雨天氣時，金殿上空聚集大量電荷，金殿是一個優良導體，由于靜電屏蔽作用，大殿內的場強為零，故AC錯誤；
B．金殿頂部如果有較多帶尖的結構，尖端放電效果明顯，則無法觀測到雷火煉殿現象，因此可以斷定金殿頂部肯定很少有帶尖的結構，不易放電，故B正確；
D．金殿如果安裝了避雷針，雷雨天氣時金殿上空聚集的電荷將被導入大地，將不會出現雷火煉殿現象，故D錯誤。
故選B
2．下列說法正確的是（　　）
A．兩個帶異種電荷的金屬球接觸時，正電荷從一個球轉移到另一個球
B．相互作用的兩個點電荷，電荷量大的受到的庫侖力也大
C．根據，當r→0時，F→∞
D．如圖把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在正點電荷形成的電場中，導體處于靜電平衡狀態，則感應電荷在A、B兩點產生的附加電場的電場強度大小EA>EB
D
【答案】D
【詳解】A．兩個帶異種電荷的金屬球接觸時，負電荷從一個球轉移到另一個球，故A錯誤；
B．相互作用的兩個點電荷，根據牛頓第三定律可知，兩個點電荷受到的庫侖力大小相等，故B錯誤；
C．當r→0時，庫侖力表達式不再適用，不能得到F→∞的結論，故C錯誤；
D．如圖把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在正點電荷形成的電場中，導體處于靜電平衡狀態，導體內部的合場強處處為0，則感應電荷在A、B兩點產生的附加電場與正點電荷在A、B兩點產生的場強大小相等，由于A點離正點電荷較近，所以感應電荷在A、B兩點產生的附加電場的電場強度大小EA>EB，故D正確。
故選D。
3．如圖所示，放在絕緣臺上的金屬罩B內放有一個不帶電的驗電器C，如把一帶有正電荷的絕緣體A移近金屬罩B，則（　　）
A．金屬罩B內的場強不為零
B．在B的右側內表面帶正電荷
C．若將B接地，驗電器的金屬箔片將張開
D．B和C電勢處處相等
D
【答案】D
【詳解】A．由于金屬網罩的靜電屏蔽作用，內部場強為零，A錯誤；
B．由于金屬網罩的靜電屏蔽作用，B的內表面不帶電，金屬網罩表面的自由電子重新分布， B的右側外表面帶正電荷，B的左側外表面負電荷， B錯誤；
C．由于金屬網罩的靜電屏蔽作用，B內的場強為零，驗電器的金屬箔片不張開，C錯誤；
D．金屬網罩處于靜電平衡狀態，是等勢體，D正確。
故選D。
4．靜電除塵器由板狀收集器A和線狀電離器B組成，其原理圖如圖所示。B附近的氣體分子被電離成正離子和電子，其中電子在向著A運動的過程中附著在粉塵上。粉塵在靜電力的作用下被吸附到A上，最后在重力作用下落入下面的漏斗（未畫出）中，達到除塵的目的。下列說法正確的是（ ）
A．氣體分子被電離成正離子和電子的過程中電荷不守恒
B．粉塵帶的電荷量大小可能為
C．板狀收集器A連接的是高壓電源的負極
D．線狀電離器B連接的是高壓電源的負極
D
【答案】D
【詳解】A．氣體分子被電離成正離子和電子的過程中電荷守恒，故A錯誤；
B．元電荷任何帶電體帶電量只能是元電荷的整數倍，粉塵帶的電荷量大小不可能為，故B錯誤；
CD．根據題意，電子在向著A運動的過程中附著在粉塵上，可知，板狀收集器A連接的是高壓電源的正極，線狀電離器B連接的是高壓電源的負極，故C錯誤，D正確。
故選D。
5．為避免野外高壓輸電線遭受雷擊，在三條輸電線上方往往架設有兩條與大地相連的導線。下列選項中，與該措施原理相同的是（　　）
A．靜電除塵設備
B．建筑物頂部安裝避雷針
C．音、視頻等信號線包裹金屬網
D．電子點火器的釘尖形放電極
C
【答案】C
【詳解】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，他們與大地相連，屬于靜電屏蔽原理。
A．靜電除塵器用于粉塵較多的各種場所，用來收集或者去除粉塵，屬于靜電應用，故A錯誤；
B．建筑物頂部安裝避雷針，屬于尖端放電，故B錯誤；
C．音、視頻等信號線包裹金屬網，屬于靜電屏蔽，故C正確；
D．燃氣灶點火器的放電電極做成針形，屬于尖端放電原理，故D錯誤。
故選C。
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