資源簡介

(共32張PPT)
第九章 靜電場及其應用
第四節 靜電的防止與利用
物理
在加油站給車加油前，為什么要觸摸一下靜電釋放器？
新知導入
新知講解
1.自然界的這些現象說明什么問題？
2.這些放電現象有什么共同特點？
一、靜電平衡
思考：
1.金屬導體的微觀結構如何？
2.放入靜電場中，自由電子怎樣移動？
3.自由電子會在什么地方聚集？
4.電子的積聚會產生怎樣的結果？
5.最終會出現怎樣的現象？
討論：如何論證“處于靜電平衡狀態的導體內部電場強度處處為零”？
新知講解
1.靜電感應
把金屬導體放在外電場E0中，由于導體內的自由電子受靜電力作用而定向移動，使導體表面出現感應電荷的現象叫靜電感應。
2.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和原電場在導體內疊加為0，即E =E 時，自由電子停止定向移動，這時導體所處的狀態叫靜電平衡狀態。
新知講解
3.靜電平衡狀態導體的特點：導體內部的電場強度處處為零。
思考：怎么理解靜電平衡狀態導體內部的電場強度為零？
新知講解
一頭大一頭小的導體電場線分布圖
靜電平衡時，導體上的電荷分布有以下特點:
1.導體內部沒有凈剩電荷，電荷只分布在導體的外表面。
2.在導體表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大，周圍的電場強度越大。
新知講解
【例題1】 如圖所示，B是帶有絕緣支架的空腔帶電金屬球殼，A是驗電器，A、B相距較遠，導線C的一端接驗電器的金屬球，下列現象正確的是（　　）
A.將C的另一端與B的外殼接觸，驗電器的金屬箔片張開
B.將C的另一端與B的內表面接觸，驗電器的金屬箔片不張開
C.將C的另一端與B的外殼接觸，驗電器的金屬箔片不張開
D.將C的另一端與B的內表面接觸，驗電器的金屬箔片不張開
A
典例探究
【變式訓練1】 (多選)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，下列說法正確的是（　　）
A.三個圖標都是為了防止靜電的產生
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
AC
變式訓練
二、尖端放電
新知講解
思考：空氣的電離容易在導體的什么部位發生？
1.電離：在一定條件下，導體尖端周圍的強電場足以使空氣中殘留的帶電粒子發生劇烈運動，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負電荷分離。
2.尖端放電：電荷與導體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端的電荷中和，相當于導體從尖端失去電荷。
思考1：尖端放電在生活中有哪些實際應用或現象？
新知講解
思考2：避雷針的原理和作用是什么？
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。當帶電的雷雨云接近建筑物時，由于靜電感應，金屬棒出現與云層相反的電荷。通過尖端放電，這些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣中的電荷，達到避免雷擊的目的。
新知講解
【例題2】 湖北武當山的主峰天柱峰屹立著一座光耀百里的金殿，該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，像被重新洗煉過一般，這就是人們所說的“雷火煉殿”。已知電場強度超過3.0×106 V/m時，空氣將被擊穿發生放電。關于“雷火煉殿”，下列說法錯誤的是（ ）
A.帶電烏云移動到金殿上空時，金殿上表面有與烏云電性相反的電荷
B.雷雨天氣時，游客躲在殿內，可以降低被雷電擊中的可能性
C.雷雨天氣時，金殿屋頂上曲率半徑越大的地方，空氣越容易被擊穿
D.近年來金殿安裝了避雷針，“雷火煉殿”的奇觀消失了
C
典例探究
【變式訓練2】(多選) 山西被稱為“中國古代建筑藝術博物館”，這些建筑大部分都加裝了避雷針。雷雨天氣時，云層底端帶負電，下列說法正確的是（ ）
A.云層靠近避雷針時，避雷針感應出正電荷
B.避雷針也可以不連接埋在地底的金屬板
C.必須有閃電擊中避雷針，避雷針才能發揮作用
D.避雷針是利用尖端放電的一種設施　
AD
變式訓練
新知講解
思考：高壓線周圍的電場很強，人體也是導體，靠近高壓線非常危險。而高壓帶電作業的工人卻可以全身而退，這是為什么呢？
三、靜電屏蔽
新知講解
【演示實驗】
1.帶電的金屬球靠近驗電器，但不接觸。
現象：驗電器的金屬箔片張開。
新知講解
2.金屬網把驗電器罩起來，帶電金屬球靠近驗電器。
現象：驗電器的金屬箔片未張開。
思考：這種現象說明什么？
新知講解
1.導體球殼內(或金屬網罩內)達到靜電平衡后，內部電場強度處處為零，不受外部電場的影響，內部的儀器不會受到外電場的影響，這種現象叫作靜電屏蔽。
2.實質：利用靜電感應現象使金屬殼內(或金屬網罩內)的感應電荷的電場和外加電場矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實是殼內兩種電場并存，矢量和為零而已．
新知講解
靜電屏蔽的應用
電力工作人員帶電作業時全身穿戴金屬絲網制成的衣、帽、鞋、手套等，有效保證工作人員的生命安全。
新知講解
實現靜電屏蔽不一定要用密封的金屬容器，金屬網也能起到屏蔽作用。野外高壓輸電線受到雷擊的可能性很大，所以在三條輸電線的上方還有兩條導線，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。
思考：靜電屏蔽現象在生活中有哪些應用？
新知講解
【例題3】在科技館的靜電體驗區，當人進入一個金屬籠后，用特斯拉線圈產生200多萬伏的高壓，與金屬籠之間發生火花放電，但人在金屬籠內是非常安全的。在火花放電過程中（　　）
A.籠體不帶電荷
B.金屬籠內部電場強度為零
C.人與金屬籠內壁接觸會發生觸電
D.人和籠體帶同種電荷
B
典例探究
變式訓練
【變式訓練3】 某日，一群游客在新疆吐魯番某沙漠景區自駕游。興致正濃時天色突變，眼見雷雨將至，隨后沙丘高處的幾名游客的頭發直立如同刺猬一般，如圖所示。此時為了保障人身安全，下列最為有效合理的一種避險方式是（　　）
A.蹲下并用手觸摸地面
B.往沙漠低處跑
C.用水將頭發淋濕
D.躲進汽車里
D
四、靜電吸附
應用：靜電除塵、靜電噴漆、靜電復印等。
靜電除塵
新知講解
新知講解
靜電復印
靜電噴漆
C
課堂練習
1.秋冬季節，空氣干燥，容易產生靜電。有關生活中的靜電，下列說法錯誤的是（ ）
A.靜電復印是利用了靜電吸附的原理
B.農業中利用靜電噴霧能提高效率和降低農藥的用量
C.運輸汽油的油罐車拖著一條鐵鏈，利用了尖端放電的原理
D.在將外衣脫下的過程中，內外衣間摩擦起電，內衣和外衣所帶的電荷是異種電荷
2.(多選)如圖所示，內外表面涂有絕緣材料的金屬球殼的空腔內、外各有一小球B和A，球殼接地。下列說法正確的是（　 　）
AC
課堂練習
A.若A球帶電，則球殼內的B球處的電場強度為零
B.若B球帶電，則A球處的電場強度不為零
C.若A球和B球均帶電，則彼此也不會相互影響
D.若A球和B球均帶電，則由于球殼接地，A球對B球沒有影響，但B球對A球有影響
3.請用學過的電學知識判斷下列說法正確的是（　　）
A.電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全
B.制作汽油桶的材料用金屬比用塑料好
C.電學儀器放在塑料外殼中，可以防止外界電場對電學儀器的影響
D.打雷時，待在汽車里比待在木屋里要危險
B
課堂練習
B
4.低碳環保是我們追求的生活方式。一個用來研究靜電除塵的實驗裝置如圖所示，處于強電場中的空氣分子會被電離為電子和正離子，當鋁板與手搖起電機的正極相連，縫被針與手搖起電機的負極相連，在鋁板和縫被針中間放置點燃的蚊香。轉動手搖起電機，蚊香產生的煙霧會被鋁板吸附，停止轉動手搖起電機，蚊香的煙霧又會裊裊上升。關于這個現象，下列說法正確的是（　　）
課堂練習
A.煙塵帶正電
B.同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越大
C.同一煙塵顆粒在被吸附過程中離鋁板越近速度越小
D.同一煙塵顆粒在被吸附過程中如果帶電荷量不變，離鋁板越近則加速度越大
課堂小結
一、靜電平衡
1.金屬導體中，沒有電荷定向移動的狀態，這種狀態叫靜電平衡狀態
2.處于靜電平衡狀態下的導體，內部的場強處處為零。
二、尖端放電
1.導體內部沒有凈剩電荷，電荷只分布在導體的外表面。
2.在導體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度越大。
3.導體尖端的電荷密度很大，附近的場強很強，強電場使空氣分子中正負電荷分離的現象叫作空氣的電離。
4.那些所帶電荷與導體尖端的電荷符號相反的粒子，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。
三、靜電屏蔽
具有空腔的金屬導體（網）在靜電平衡狀態下，不僅導體內部場強為零，腔內場強也為零，因而置于腔內的物體不受外界電場的影響，這種作用叫靜電屏蔽。
四、靜電吸附
1.靜電除塵
2.靜電噴漆
3.靜電打印
課堂小結
謝謝大家

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