高中物理人教版选修1-1课件：13 生活中的静电现象

三、生活中的静电现象1.了解生活中常见的静电现象,能够用所学的知识解释简单的静电现象。2.通过了解一些静电现象和避雷方法,认识人类社会在发展过程中如何适应自然,建立人类必须与自然相互依存、和谐发展的认识。3.了解人类应用静电和防止静电的事例。一二三一、放电现象1.火花放电是最常见的放电现象。2.为了防止导体上电荷过量,常常把导体与大地连接起来,进行接地放电。一二三住进北方旅店的旅客对服务员说:“有好几次在旅店走廊内与人握手或者按电梯开关时,感到浑身一震,手臂发麻,一定是旅店内有什么地方漏电。”服务员说:“请放心,本店经过严格的检查,没有漏电现象。”你能解释旅客遇到的情况吗?提示:北方的空气很干燥,人体与衣物由于相互摩擦而积累了电荷,且人穿的皮鞋、走的地毯使人体与大地绝缘,积累的电荷不能及时导入大地。当电荷在身上积累过多时与他人握手或接近其他物体时,就会有放电现象发生,人就有了局部触电的感觉。因为电荷积累有限,所以不会发生触电事故。一二三二、雷电和避雷1.雷电是云层之间或云层与地面之间发生的强烈放电现象,并能产生耀眼的闪光和巨响。2.尖端放电(1)实验表明,电荷在导体表面的分布是不均匀的,突出的位置,电荷比较密集;平坦的位置,电荷比较稀疏,导体尖锐部位的电荷特别密集,尖端附近的电场就特别强,会产生尖端放电现象。(2)避雷针则应用了尖端放电的原理。一二三安装在燃气灶上的电子点火器,用电池接通电子线路产生高电压,通过高压放电产生的电火花点燃燃气。我们看到,图中点火器的放电电极做成了针尖状。为什么放电电极做成针尖而不是圆头状?提示:因为针尖状的放电电极电荷会特别密集,尖端附近的电场特别强,极易发生尖端放电产生电火花,从而点燃燃气。一二三三、静电的应用和防止静电除尘的原理:带电粒子受到静电力的作用,会向电极运动,最后被吸附在电极上。一二三一、几种常见的放电现象1.火花放电(1)放电时听到噼啪声,产生火花的放电叫火花放电。(2)火花放电是静电的最大危害。放电火花会点燃某些易燃物质,引起爆炸。专门用来装汽油、柴油等液体燃料的卡车,在运输过程中,燃油与油罐摩擦、撞击产生的静电,如果没有及时被引走,一旦电荷积累得相当多,达到相当高的电压(可达上千伏),就会产生火花放电而引起爆炸。雷电会使建筑物和动植物以及人受到致命的伤害,引发火灾。医院手术台上,静电火花会引起麻醉剂爆炸。煤矿里,静电火花会引起瓦斯爆炸。航天工业里,静电放电会干扰航天器的运行,甚至会造成火箭和卫星的发射失败。在石化工业,由于静电引起的事故屡见不鲜。一二三2.接地放电用导线把带电体与大地连接起来,使带电体通过导线向大地放电,这就是接地放电。接地放电可防止电荷在导体上过量聚集而产生火花放电,造成危害。3.尖端放电导体尖锐部位的电荷分布得特别密集,尖端附近的电场就特别强,使附近的空气电离而放电,这就是尖端放电。高压电气设备的金属元件,表面做得都很光滑,就是为避免因为尖端放电而造成电能损失或造成事故。一二三二、避雷针的避雷原理1.避雷针避雷针利用了尖端放电原理。2.避雷原理(1)带电云层靠近高大建筑物时,由于受云层产生的电场的作用,与带电云层所带电荷电性相同的电荷被排斥而流入大地,建筑物上留下了与带电云层所带电荷电性相反的电荷。当电荷累积到足够多时,会发生强烈的放电即雷击现象。(2)当建筑物上安装了避雷针时,在避雷针上产生的感应电荷不能够大量累积,它会通过针尖逐渐放出,缓慢地中和云层所带的电荷,有效避免了强烈的放电现象即雷击现象,保护了建筑物。一二三三、静电的应用与防止1.静电的应用(1)从原理上可将应用问题分为两种类型:①利用静电力控制带电粒子的运动或分布。如静电除尘、静电摄影(复印、制版、照相)、静电喷涂(静电喷漆、静电植绒、静电喷洒、油墨喷射印刷)。②从能量转化的角度进行应用。以静电场作媒介来实现电能和其他形式能间的转化。如在范德格拉夫起电机和航天发动机中,由于离子或带电胶体粒子被高电压加速,以极大的速度喷出而产生强大的推动力,制成离子推进器。(2)静电除尘:以煤作燃料的工厂、电站,每天排出的烟气带走了大量的煤粉,不仅浪费燃料,而且严重地污染环境,利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉。一二三静电除尘的基本原理是让粉尘带电,在静电力作用下奔向并吸附到壁上。右图是静电除尘器的原理示意图。除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成,A接高压电源的正极,B接高压电源的负极,它们之间有很强的电场,而且距B越近,电场强度越大,B附近的空气中的气体分子被强电场电离,成为电子和正离子。正离子被吸到B上,得到电子,又成为分子。电子在向着正极A运动的过程中,遇到烟气中的煤粉,使煤粉带负电,吸附到正极A上,最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。一二三静电除尘用于粉尘较多的各种场所,除去有害的微粒,或者回收物资,如回收水泥粉尘等。(3)静电喷漆原理:当油漆从喷枪中喷出时,喷嘴使油漆微粒带上正电。它们相互排斥,扩散开来形成一大团漆云,吸附在带负电的物体表面。这种静电喷漆的方法省漆且喷漆均匀。一二三2.静电的防止防止静电危害的基本方法:尽快把静电引走,避免越积越多。油罐车的尾部装一条拖在地上的铁链,靠它把静电导入大地(如图所示);飞机的机轮上通常装有搭地线,也有用导电橡胶做机轮轮胎的,着陆时把机身的静电引入大地;在地毯中夹杂0.05~0.07mm的不锈钢丝导电纤维,对消除静电能起到很好的效果;湿度增大时,电荷随时放出,可以避免静电积累,工厂里保持一定的湿度,可以消除静电危害,潮湿的天气不容易做好静电实验,也是这个道理。类型一类型二类型三静电的分布【例1】

使带电的金属球靠近不带电的验电器,验电器的箔片张开。如图所示,表示验电器上感应电荷的分布情况,正确的是(

)类型一类型二类型三解析:根据同种电荷靠近时相互排斥,异种电荷靠近时相互吸引来判断。金属箔也因带电而张开一定角度。金属箔上所带电荷与同一金属杆上的小球带等量的异种电荷。根据以上分析判断,选项B正确。答案:B题后反思根据电荷的相互作用规律,同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引来判断电荷间的相互作用力。在靠近场源电荷时,导体(验电器)上的电荷在静电力的作用下重新分布。类型一类型二类型三静电的应用【例2】

静电的应用有多种,如静电除尘、静电喷漆、静电植绒等,它们依据的原理都是让带电的物质粒子在静电力作用下奔向并吸附到电极上,下列对于静电喷漆的说法正确的是(

)A.当油漆从喷枪喷出时,油漆微粒带正电,物体也带正电,相互排斥而扩散开来B.当油漆从喷枪喷出时,油漆微粒带负电,物体带正电,相互吸引而被物体吸附C.喷枪喷出的油漆微粒带正电,相互排斥而扩散开来,被吸附在带负电的物体上D.因为油漆微粒相互排斥而扩散开来,所以静电喷漆虽喷漆均匀但浪费油漆类型一类型二类型三解析:当油漆从喷枪中喷出时,喷嘴使油漆微粒带正电,它们相互排斥,扩散开来形成一大团漆云,被吸附在带负电的物体表面。这种静电喷漆的方法不但省漆,而且喷漆均匀。答案:C题后反思明确利用静电的基本方法和原理是分析解决实际问题的基础。类型一类型二类型三静电的危害与防止【例3】

下列措施中,属于防止静电危害的是(

)A.油罐车后有一条拖在地面上的铁链条B.小汽车上有一根露在外面的小天线C.在印染厂中保持适当的湿度D.在地毯中夹杂0.05~0.07mm的不锈钢丝导电纤维类型一类型二类型三解析:油罐车后装一条拖在地面上的铁链条,可以及时导走油罐车上(因摩擦等原因)产生的静电荷,避免电荷越积越多,放电时产生火花,使油罐车起火爆炸,所以选项A正确。在地毯中夹杂导电纤维,同样是为了导走摩擦产生的静电荷,而印染厂空气保持适当的湿度