-00讲义 第九章第4节静电的防止与利用（教师版）

学科辅导教案课程主题：静电的防止与利用授课时间：教学内容一、静电平衡【知识梳理】静电感应：将导体放入外电场中，导体内的自由电子将在外电场力的作用下做定向移动，引起导体内电荷的重新分布，在导体的两端出现不同的感应电荷，这种现象称为静电感应。静电平衡状态：指导体中自由电荷没有发生定向移动的平衡状态。静电平衡的条件：导体内部场强处处为零（这里的场强指的是外电场与内电场的矢量和，两个场强保持等大、反向、共线的关系，即）处于静电平衡的导体的特点：①导体外表面附近的场强方向与导体表面垂直；②处于静电平衡的导体内没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面，内表面没有净电荷；③电荷在导体表面越尖锐的地方，聚集的电荷越多，电荷密度越大，该地方附近的场强越强；凹陷的地方几乎没有净电荷。易错提醒①导体内部的“电荷”就是电子，但我们通常还是称为电荷；②处于静电平衡的导体内部不是没有电荷，而是有电荷但没有发生定向移动，此时电荷做无规则热运动；③处于静电平衡的导体内部不受外界电场的影响，导体内部被屏蔽了；④处于静电平衡的导体内部不是没有电场，而是外电场和感应电场的矢量和为零，表现为合场强为零；⑤不要认为达到静电平衡需要很长时间，其实金属导体建立静电平衡状态的时间只有几微秒；⑥净电荷是指导体内未被中和抵消的剩余电荷，感应电荷是指由于静电感应而使导体两端出现的等量异种电荷。【例题精讲】处于静电平衡状态的导体，内部场强处处为零的原因是（D）A．导体内部无任何电场B．外电场不能进入导体内部C．所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零D．外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的合场强为零使带电的金属球靠近不带电的验电器，验电器的箔片张开。下列各图表示验电器上感应电荷的分布情况，正确的是（B）A.B.C.D.(多选)如图所示，在真空中把一绝缘导体向带负电的小球P缓缓靠近(不相碰)，下列说法中正确的是（AD）A．B端的感应电荷越来越多B．导体内场强越来越大C．导体的感应电荷在M点产生的场强大于在N点产生的场强D．导体的感应电荷在M、N两点产生的场强相等在点电荷－Q形成的电场中，一金属圆盘处于静电平衡状态，若圆盘所在平面与点电荷在同一平面内，则能正确表示圆盘上感应电荷在圆盘中A点所激发的附加场强E′的方向的是下图中的(A)二、尖端放电【知识梳理】空气电离：导体尖端的电荷密度大，在导体附近形成强电场，空气中的带电粒子在这个电场的作用下发生剧烈运动，撞击空气中的分子，使气体分子的正负电荷发生电离的现象。尖端放电：被电离的气体分子产生了带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子，这些电荷在电场中继续撞击其他其他气体分子，在瞬间产生更多的带电粒子。这些电荷有的被电场吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷迅速中和，相当于导体从尖端失去电荷一样，这种现象称为尖端放电。尖端放电的基本过程：导体尖端电荷密度大→尖端周围电场强→空气中残留带电粒子剧烈运动→空气被电离→正负电荷奔向异种电荷→尖端失去电荷→尖端放电注意：尖端放电并不是导体本身真的放出电荷，而是空气中的电荷与导体上的电荷发生中和。避雷针：是一种利用尖端放电避免建筑物被雷击是设施。【例题精讲】1．下列不属于预防静电危害的做法是（B）A．在高大的建筑物顶端安装避雷针B．水泥厂利用静电除去废气中的粉尘C．在制造轮胎的橡胶中添加导电材料D．行驶中的油罐车尾带一条拖地的铁链2．如图所示是模拟避雷针作用的实验装置，金属板M接高压电源的正极，金属板N接负极．金属板N上有两个等高的金属柱A、B，A为尖头，B为圆头．逐渐升高电源电压，当电压达到一定数值时，可看到放电现象．先产生放电现象的是(A)A．A金属柱B．B金属柱C．A、B金属柱同时D．可能是A金属柱，也可能是B金属柱三、静电吸附【知识梳理】1．静电吸附：在电场中，带电粒子在静电力作用下，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象．2．静电除尘：当空气中的尘埃带电时，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程．3．静电喷漆：接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，向作为正极的工件运动，并沉积在工件表面．4．静电复印：复印机应用了静电吸附的原理，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC)，无光照时，OPC是绝缘体，受光照时变成导体．【例题精讲】下列用电器中，利用静电的吸附作用进行工作的是（C）A．电饭煲B．电话机C．复印机D．电冰箱下列关于静电除尘的说法中正确的是(B)A．进入除尘器后，烟雾中的颗粒被强电场电离而带正电，颗粒向电源负极运动B．除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动C．烟雾颗粒带电后，受到竖直向下的电场力而向下运动D．烟雾颗粒被强电场粉碎成更小的颗粒，排到大气中人眼看不到(多选)静电喷漆是利用静电现象制造的，其喷涂原理如图所示，则以下说法正确的是(AC)A．在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场B．涂料微粒一定带正电C．涂料微粒一定带负电D．涂料微粒可能带正电，也可能带负电四、静电屏蔽【知识梳理】概念：由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内部的电场强度为零，遮挡了外界电场对网罩内部的干扰，这种现象叫做静电屏蔽。两种屏蔽方式①内屏蔽：外面的电场不能影响里面的电场，但里面的电场可以影响外面的电场，如图(a)所示。（理解为：可以发消息，但却不能接受消息）②全屏蔽：外面的电场不能影响里面的电场，里面的电场也不能影响外面的电场，如图(b)所示。（理解为：既不能发消息，也不能接受消息）+外壳接地+外壳接地注意：①不论是哪种屏蔽，外面的电场都不能影响里面的电场；②判断静电屏蔽类型时首先看外壳是否接地，接地是全屏蔽，不接地是内屏蔽；③屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。应用：野外的高压线上方都有两根导线与大地相连，它们形成稀疏的金属网，保护高压线，避免雷击。静电现象的其他应用：静电除尘、静电植绒、静电喷涂、静电分选、静电复印等。四类静电平衡问题实心导体腔内没有电荷的空腔导体腔内有电荷+q的空腔导体腔内有电荷－q的空腔导体模型qq－－－－+++++q－qqq++++－－－－-q+q-特点电荷只能分布在导体的表面上空腔内表面无电荷，电荷只分布在外表面上内、外表面均有电荷内、外表面均有电荷联系电荷分布相同，在效果上是相同的腔内电荷影响导体电荷的重新分布，同增异减【例题精讲】电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是(C)A．铜丝编织的衣服不易拉破B．电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零C．电工被铜丝衣服所包裹，使体内场强为零D．铜丝电阻小，能对人体起到保护作用(多选)如图，四组静电实验中，能使左边的验电器的金箔张开的是（AC）(多选)如图所示，带电体Q靠近一个接地空腔导体，空腔里面无电荷．在静电平衡后，下列物理量中等于零的是（AD）A．导体空腔内任意点的场强B．导体外表面附近任意点的场强C．导体外表面的电荷量D．导体空腔内表面的电荷量如图所示，Q带负电荷，导体P在a处接地，下列说法中正确的是（A）A．导体P的a端带正电荷，b端不带电B．导体P的a端不带电荷，b端带负电荷C．导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，且正、负电荷的电荷量相等D．导体P的a端带正电荷，b端带负电荷，正电荷的电荷量大于负电荷的电荷量(多选)如图所示，绝缘金属球壳的空腔内有一带电小球，现在球壳左侧放一带电小球A，下列说法正确的是（AD）A．A球对球壳内的电场不影响B．由于静电屏蔽，球壳内没有电场C．球壳内外表面均没有电荷D．由于球壳接地，空腔内的电场对外部也没有影响如图所示为一空腔球形导体(不带电)，现在将一个带正电的小金属球A放入空腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E的关系是（D）A．Ea>Eb>EcB．Ea＝Eb>EcC．Ea＝Eb＝EcD．Ea>Ec>Eb图中接地金属球A的半径为R，球外点电荷的电荷量为Q，到球心的距离为r.静电平衡后感应电荷在球心的场强大小等于（D）A．keq\f(Q,r2)－keq\f(Q,R2)B．keq\f(Q,r2)＋keq\