静电的防止与利用 高二上学期物理人教版（2019）必修第三册

9.4静电的防止与利用1．通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，感受静电平衡概念的建立过程。2．掌握归纳、演绎推理的方法，训练学生的推理能力，亲身感受知识的建立过程。3．通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。4．经历观察、实验、探究等学习活动，培养尊重客观事实、实事求是的科学态度。学习目标3.感应电荷的电场增到与外电场相等时，即E’=E时，自由电荷的定向移动停止。

-+-+-+-+4.导体内部场强E为零，导体内自由电子不在定向移动,就叫静电平衡状态。

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一、静电平衡导体内的自由电子不再发生定向移动，称为静电平衡状态。分布在导体两侧的正电荷和负电荷在导体内部产生一个与E0方向相反的电场E′，导体内部的合场强为E合＝E0－E′，当E′小于E0时，E合方向向右，受到库仑力作用，负电荷继续在导体左侧堆积，直到E合＝0，电子不在发生定向移动。这时我们说导体达到静电平衡状态。-------＋＋＋＋E′----＋＋＋＋E＝0静电平衡状态.A.B

导体内部场强处处为零导体是等势体,表面为等势面导体表面处场强方向必跟该点的表面垂直新知讲解

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。静电平衡状态下导体的电场静电平衡时导体上的电荷分布特点：（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。（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。思考、静电平衡时导体上的电荷分布在哪里？二、尖端放电问题1：静电平衡时，导体内部和外部的电荷分布有什么特点？静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。并且在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，周围的电场强度越大。问题2：什么叫作空气的电离?在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离。这个现象叫作空气的电离。问题3：什么叫作尖端放电?中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子。那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。问题4：避雷针的工作原理是什么?将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触，就成为避雷针。当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。问题5：尖端放电有什么危害?应怎样减小危害?尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑。罩上金属网罩

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。三、静电屏蔽思考：接地导体壳内部电场对壳外有无影响？2．接地导体壳内部电场对壳外空间无影响的情况(1)现象①如图甲所示，导体壳没有接地时，处于内部电场中，达到静电平衡，导体壳内外表面出现等量异种电荷，壳内外表面之间电场强度处处为零，壳外电场强度不为零。②导体壳接地后，如图乙所示，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的另一端无穷远处，导体壳内外表面之间及导体壳外部电场强度处处为零，导体壳外部空间不受内部影响。(2)本质：仍然是静电感应，使导体壳内表面感应电荷与壳内电荷在导体壳内表面以外空间叠加结果为零。静电屏蔽的应用：

超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的，可以对人体起到静电屏蔽作用，使人安全作业。静电除尘原理：静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，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更容易被电离，成为正离子和电子。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，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电。粉尘被吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。四、静电吸附1、静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来。2、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，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。3、静电复印的工作过程：（1）充电：通过电源使有机光导体鼓带上正电。（2）曝光：利用光学系统将原稿上字迹的像成在有机光导体鼓上，有字迹的地方保留正电荷。（3）显影：带负电的墨粉被吸附在字迹成像处，显示出墨粉组成的字迹。（4）转印：带正电的转印电极使白纸带上正电，带正电的白纸与有机光导体鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸附在白纸上。（5）放电：使有机光导体放电，除去表面的残余电荷。课堂评价答案:A1.处于静电平衡的导体,其内部电场强度处处为0的原因是(

)A.外电场和所有感应电荷的电场在导体内部叠加的结果为0B.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电场强度为0D.以上解释都不正确答案:B2.下列现象中,不属于防止静电危害的是 (

)A.在很高的建筑物顶端装上避雷针B.在高大的烟囱中安装静电除尘器C.油罐车后面装一根拖在地上的铁链条D.存放易燃品的仓库的工人穿上导电橡胶做的防电靴3.如图所示,把原来不带电的金属壳B的外表面接地,将一带正电的小球A从小孔中放入金属壳内,但不与B接触,达到静电平衡状态后,则(

)答案:DA.B的空腔内电场强度为0B.B不带电C.B的外表面带正电D.B的内表面带负电1．静电平衡状态下导体的电场学习了静电平衡、概念，知道静电