静电的防止与利用(课件)（人教版2019必修第三册）

第九章静电场及其应用9.4静电的防止与利用人教版（2019）2022-2023学年高中物理同步备课必修第三册目录contents静电平衡0102导体上电荷的分布03尖端放电04静电屏蔽05静电吸附导入新课

自然界到处都有静电。生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？

静电有利也有害，为做好静电的利用和防止，需要先学习静电平衡。导入新课静电平衡01E0---------1.导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动。2.导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中产生反方向电场强度Eˊ。--------E0E'E'E'E0---E'----3.感应电荷的电场增到与外电场大小相等时（即E0=-E'），导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止。E0-------E=04.静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,叫静电平衡状态。（表面也没有电荷定向移动）E内合=E0-E’=02.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零（各点合场强）,即E内合=0，实质是E0=-E’。3.导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。1.金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。（由于电荷是以光速移动，所以放之后马上达到静电平衡）静电平衡的特点：那么，处于静电平衡状态下的导体中的电荷又是怎样分布的呢？E内合=E0-E’=0导体上电荷的分布02静电平衡时导体上电荷的分布特点：结论1：导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。实验演示1：法拉第圆筒（点击播放）结论2：在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大。实验演示2：不规则带电体（点击播放）【结论2】：在导体表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。【结论1】:静电平衡时导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。（这里电荷指的是净电荷）一头粗一头细的导体静电平衡时导体上的电荷分布原来，导体上越尖锐的地方电荷的密度越大，周围的场强也越大。均匀球形导体(1)一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，具有静电平衡的所有特点。(2)人与大地都是导体，在人摸(触)导体的过程中，带电体、人、大地组成一个新导体，达到静电平衡状态。(3)孤立带电体的净电荷只分布在外表面。特别提醒尖端放电03▲导体周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动▲带电粒子与气体分子碰撞使气体分子中的正负电荷分离强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离。尖端放电的原理01▲新产生的带电粒子在强电场的作用下使空气进一步电离▲电离产生的带电粒子在电场的作用下，向着与自己电荷符号相反的一端运动导体尖端的电荷密度很大，因此，使空气分子电离的现象更容易发生在导体的尖端。尖端放电的原理01

导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。燃气灶的点火器尖端放电现象02实验演示03-----------+++++++++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分子中正负电荷分开正负电荷奔向异种电荷相当于尖端失去电荷尖端放电应用1：避雷针生活应用041.避免：尖端放电会使高压设备上电能损失，故高压设备导体的表面都是非常光滑。2.现象：夜间高压线周围出现的绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电现象。应用2：高压设备生活应用04

处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。如果放入静电场的是一个空腔导体，电荷分布又有什么特点呢？想一想静电屏蔽04视频演示罩上金属网罩1.定义：导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。静电屏蔽012.实质：静电屏蔽实质是利用静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，即所谓屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。空腔导体净电荷分布特点：只分布在外表面，内表面不带电，空腔内电场强度为0。3.静电屏蔽的两种情况：（1）导体外部的电场影响不到导体内部（外屏蔽）导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响。罩上金属网罩屏外不屏内(2)接地导体的内部电场影响不到导体外部（内屏蔽）当把导体壳接地后，＋q在壳内的电场对壳外空间就没有影响了，如图所示.空腔接地后，内部电场对外部没有影响，这种屏蔽叫做全屏蔽。

总结：两种典型的静电屏蔽现象①外屏蔽：如图所示，空腔导体内部电场强度处处为零。外部电场对内部仪器没有影响。②全屏蔽：如图所示，如果空腔导体接地，即使内部有带电体存在，这时内表面感应的电荷与带电体所带的电荷的代数和为零，而外表面产生的感应电荷通过接地线流入大地。外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽。静电屏蔽的演示02静电屏蔽的应用03（1）电学仪器和电子设备外面的金属罩，通讯电缆外面所包的一层金属皮，可以防止外电场的干扰；

（2）电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。（3）三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。静电屏蔽的特技表演

武当山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿，全部为铜铸鎏金。

雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新炼洗过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。科学漫步05

静电虽然有危害，但也可以利用。你知道的应用有哪些呢？想一想静电吸附05静电除尘01▲B附近的空气中气体分子被电离++--+--+小油滴小油滴++++----小油滴小油滴▲电子在向着正极A运动的过程中，遇到油烟中的小油滴，会使油滴带负电静电除尘静电吸附的原理：带电粒子在电场中受到静电力作用向着电极运动，最后被吸附在电极上。++++----静电除尘▲带负电的小油滴在静电力的作用下，向着正极A运动，最后被吸附到正极A上接负高压的涂料雾化器-----------------++++工件▲接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力的作用下，油漆微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，这就是静电喷漆。静电喷漆02▲利用有机光导体的光敏特性，让电荷排列组合成相应的文字图样，利用静电吸附吸上墨粉，再将墨粉图样转印到纸上。静电复印03典例分析061、请用学过的电学知识判断下列说法正确的是（）A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C.小鸟停在单根高压输电线上会被电死D.打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险B2．关于静电平衡，下列说法中正确的是(

)A．当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势一定相等B．当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向一定与导体的表面垂直C．绝缘体也有静电平衡状态D．达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面ABD3．在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B，下列实验方法中能使验电器箔片张开的是()A．用取电棒(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触B．用取电棒先跟B的外壁接触一下后再跟A接触C．用绝缘导线把验电器跟取电棒的导体部分相连，再把取电棒与B的内壁接触D．使验电器A靠近BBCD4．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷。图中的哪一个能正确表示其电场分布的情况()B【练习1】（2022·江苏·南京师大附中高一期末）下图是一种新颖的“静电”绝缘纤维布制成的预防新型冠状病毒肺炎口罩面料构成示意图。其中熔喷层经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于（）A．静电感应 B．摩擦起电 C．静电吸附 D．静电屏蔽C课堂练习【练习2】（2022·江苏苏州·高一期中）国家电网检修人员利用直升机直接或通过绝缘绳索等间接方式将作业人员运载至线路故障位置开展带电检修。请用学过的电学知识判断下列说法正确的是（）A．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用B．直升飞机内存在很强的电场C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死D．铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用A【练习3】如图，放在绝缘台上不带电的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则（）A．验电器C的金属箔片将张开B．金属罩B的右侧外表面带正电