2024春新教材高中物理第1章静电力与电场强度第5节静电的利用与防护教案鲁科版必修第三册

第5节静电的利用与防护

物理观念科学思维科学探究

核

1.了解生产生活中关于静电的

心分析探讨静电在激光打

利用的几个常见实例。通过静电现象的利用和防护，

素静电喷涂、静电除

2.了解静电的危害及防护方增加平安利用静电的意识

养尘中的应用。

法。

■■■课前学习预习基础知识

学问点一静电的利用

［观图助学］

电解放电治病

1.医生常把病人放到电解身上，或者让病人去碰一下正在放电的电解来治疗风湿病和癫狂病

等。

喷杯式静电喷涂法

2.碗形喷杯高速旋转并带负高压，涂料从喷杯中心流出，从喷杆的前端以雾状喷出，被涂工

件接地，涂料微粒就被吸引到工件上。

①涂件：②回转杯：③涂料容器：④驱动电机：⑤支架：⑥直流高压电源。

这种方法涂料微粒带的电荷量较大，微粒在工件上的吸着率较高。

L静电除生能有效处理烟雾，与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少，效率高。

2.静电喷涂是通过高压静电发生装置使喷出的雾滴典的喷雾方法。

3.激光打印也是通过跑1来实现打印的。

4.静电还有许多应用，空气净化器，用静电处理种子提高发芽率,利用静电处理水，既能杀

菌还能削减水垢，等等。

学问点二静电的防护

［观图助学］

现代避雷针往往具有许多组金属尖棒，做成蒲公英花的形态，以增加避雷效果。

铁塔上面的两条导线接地，把输电线屏蔽起来，避开雷击高压线。

以上两图在静电防护方面采纳的方法相同吗？

1.防止静电危害的方法之一是尽快把静电垦△地下。

2.雷击：带电云层接近地而时，地面上的物体由于静电感应而带异号电荷,这些感应电荷分

布在高大建筑物、大树等突出的物体上，物体和云层间形成很强的电场，使空气电离，云层

与他面间形成剧烈的火花放电一

静电水处理器的工作原理：接通220V50Hz的电源时，供应副机能量，使之阴阳极间形

成高压静电场，被处理水从场经过时受场作用，水分子的偶极矩增大，并呈链状排列。同时

一些物理性能发生改变（电导率，表面张力）等，此方法处理的水为静电活化水。

防止静电的方法

1.出门前去洗个手，或者先把手放墙上抹一下去除静电。

2.为避开静电击打，可用小金属器件（如钥匙）、棉抹布等先碰触大门、门把、椅背、床栏等

消退静电，再用手触及。

3.穿全棉的内衣。

4.尽量避开运用化纤地毯和以塑料为表面材料的用具，以防止摩擦起电。

5.尽可能远离诸如电视机、电冰箱之类的电器，以防止感应起电。

核心探究突破核心要点

核心要点□静电的利用

［要点归纳］

1.静电的利用依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在电功力的作用下，奔向并吸附到

电极上。

2.有时利用静电产生的强电场从而使水净化，有时利用高电压低电流治疗疾病等。

3.静电的利用实例一静电复印

复印机用的感光鼓材料是感光型半导体：即在暗态时（不受光）为绝缘体：而在亮态（受光）

时为导体。如图所示。

充电后•昕态时111棚111光照后

□感应型半导体口金属及体

感应型半导体充电后工作示意图

复印机的工作原理是利用光导体的电位特性，在光导体没有受光照的状态下进行充电，使其

表面带上匀称的电荷，然后通过光学成像原理，使原稿图像成像在光导体上。有图像部分因

没有受到光照（相当于暗态），所以光导体表面仍带有电荷，而无图像区域则受到光照（相当

丁亮态），所以光导体表面的电荷通过基体的接地，使表面的电荷消逝，从而形成r静电潜

像。再后是通过静电原理，运用带有极性相反电荷的墨粉，使光导体表面的静电潜像转化成

为光导体表面的墨粉图像。最终，仍旧通过静电原理，将光导体表面的墨粉图像转印到豆印

纸表面，完成复印的基本过程。

［试题案例］

［例1］如图所示为静电除尘机理图，废气先经过•个机械过渡装置再进入静电除尘区，放

电极（位于中心）和集尘极分别接到高压直流电源的两极匕其间电场线如图。带负电

的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动并沉积，达到除尘的目的。不考虑尘埃间的相互作用

及其他作用，下列说法正确的是（）

机帔过滤牛附喻生

口集尘极

，然独也极回雪

:b；:：・8:

Ij=］集生极

A.电场线方向由放电极指向集尘极

B.图中，点电场强度小于〃点电场强度

C.尘埃会沿图中虚线从c到d运动

D.尘埃在运动过程中动能增大

解析由题知带负电的尘埃在电场力的作用卜向集尘极运动，则知集尘极带正电荷，是正极，

所以电场线方向由集尘极指向放电极，A项错误；集尘极带正且荷，是正极，a点更靠近放

电极，所以图中a点电场强度大于6点电场强度，B项错误：放电极与集尘极间建立非匀强

电场，尘埃所受的电场力是改变的，不会沿图中虚线从c到d运动，C项错误；带电尘埃所

受的电场力做止功，所以运动过程中动能增大，I)项止确。

答案D

［针对训练1］(多选)静电喷涂时，喷枪带负电。被喷工件带正电，喷枪喷出的涂料微粒带

负电。假设微粒被喷出后只受静电力作用，最终吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的过程

中()

A.克服电场力做功B.动能渐渐增大

C.沿着电场线运动D.加速度先减小后增大

解析涂料微粒所受的电场力方向向左，其位移方向大体向左，则电场力对涂料微粒做正功，

动能增加.A错误,BF确：由干涂料微粒有初速度•故不肯定沿电场线方向运动.C错误：

涂料微粒的重力不计，依据电场强度的分布可知，所受电场力先减小后增大，则加速度先减

小后增大，D正确。

答案BD

核心要点0静电的防护

［要点归纳］

1.静电的危害

(1)静电吸附尘埃会对印刷、制药、合成纤维等工业生产带来危害。

(2)静电对高密仪器有干扰甚至毁坏作用。

(3)静电最大的危害是静电火花点燃某些易燃物质而引起爆炸。

2.静电的防护

(1)抑制静电的产生。

(2)加速静电的泄漏。

(3)进行静电中和。

常用的防护措施有：①接地：②搭接：③屏蔽：④对几乎不能泄漏静电的绝缘体用抗静电剂

以增大电导率，使静电易于泄漏；⑤采纳喷雾、洒水等方法提高环境湿度，抑制静电的产生;

⑥运用静电消退器，进行静电中和。

［试题案例］

［例2］在下列措施中，哪些能将产生的静电尽快导走()

A.匕机轮子上搭地线氏印染车向保持湿度

C.复印图片D.电工钳柄装有绝缘套

解析飞机在飞行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量静日荷，着陆时会对地面人员带

来危害及火灾隐患。因此飞机着陆时要刚好导走机身聚集的静且，实行的措施是在轮胎上安

装地线或用导电橡胶制造轮胎：在印染工作车间也同样简单产生静电，静电给车间带来火灾

隐患，为防止火灾发生，其中平安措施之一就是车间保持湿度，从而通过潮湿的空气刚好导

走静电：在复印图片环节中，则须要应用静电：电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保证电工

的平安c

答案AB

［针对训练2］以下叙述中属于静电危害的是；属于静电防止的是,属于

静电利用的是o

A.在建筑物顶上安装避雷针

B.人在地毯上行走后，接触金属把手时有触电的感觉

C,油罐车上连接搭地铁链

D.静电植绒、静电复印

答案BACD

I学习评价反馈课堂效果

1.（静电的利用）下列属于静电利用的做法是（）

A.水泥厂利用静电除去废气中的粉尘

B.印染厂中的空气须要肯定的湿度

C.在制造轮胎的橡胶中添加导电材料

D.行驶的油罐车车尾带一条拖地的铁链

解析水泥厂利用静电除去废气中的粉尘，这属于静电的利用，故A符合题意；印染厂车间

保持湿度，目的是防止在生产过程中产生的静电，是静电的防护，故B不符合题意：在制造

轮胎的橡胶中添加导电材料，是静电的防护，故C不符合题意：油罐车在运输过程中会产生

静电，若不刚好导走，易引起爆炸，通过车尾拖地的铁链导走静电，是静电的防止，故D

不符合题意。

答案A

2.（静电的利用）静电除尘器是目前普遍采纳的一种高效除尘器,某除尘器模型的收尘板是很

长的条形金属板，图中直线四为该收尘板的横截而。工作时收尘板带正电，其左侧的电场

线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运动，最终落在收尘板上。若用粗

黑曲线表示原来静止于尸点的带电粉尘颗粒的运动轨迹，下列4幅图中可能正确的是（忽视

重力和空气阻力）（

解析因为电场中各点的场强方向为电场线上该点的切线方向，条形金属板所产生的电场为

件匀强电场，即带电粉尘颗粒在电场中所受的电场力方向弓大小都发生改变，故带电粉尘颗

粒在电场中不行能沿电场线运动，C错误；因为带电粉尘颗粒在电场中做曲线运动，由曲线

运动的特点，粉尘所受的合外力指向轨迹内侧可知，带负电的粉尘颗粒运动轨迹可能为A

图，A正确，B、D错误。

答案A

3.（静电的防护）在我国北方天气干燥的季节里，脱掉外衣后再去拉金属门把手时，常会被电

击，这是因为（）

A.干燥空气使人身体.上聚集了大量电荷，手接触金属门把手时放电

B.干燥空气使金属门把手上有大量的电荷，手接触金属门把手时放电

C.天气干燥使门把手的电势较高，人的电势较低，手接触金属门把手时被电击

D.人脱衣时由于摩擦使人体带了大量电荷，手接触金属门把手时放电

解析据题意，脱掉外衣时，发生摩擦起电现象，手接触门把手（金属）时，使产生的大量静

电被导走，从而出现放电现象，故D正确。

答案D

学习小结I

/静电除尘

栉

电静电的利用静电喷雾

的

利g

用

与静电打印

防

护避缶针（导走电稿）

静电的防护u

静电屏蔽

素养提升学业质■达标

基础过关

1.请用学过的电学学问推断下列说法，正确的是（）

A.电工穿绝缘衣比穿金属衣平安

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，待在汽车里比待在木屋里更危急

解析由电学学问知，用金属材料制作的汽油桶可以刚好将产生的静电导走，故B正确；绝

缘衣在高压下可能被击穿，而金属衣可以起到屏蔽作用，A错误：由静电屏蔽学问可知D错

误；小鸟站在高压输电线上，因为两爪之间电压几乎为零，故小鸟不会被电死，C错误。

答案B

2.电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是（）

A.铜丝编织的衣服不易拉破

B.电工被铜丝衣服所包袱，主要是为了挡风御寒

C.电工被铜丝衣服所包袱，使体内电场强度为零

D.铜线电阻小，能对人体起到爱护作用

解析高压线路的检修人员在进行高压作业时，要穿上用铜丝网制成的高压作业服，相当于

把人体用金属网罩起来，这样，外部电场就不会影响到人体，从而避开了感应电场对人体的

损害，故选项C正确。

答案c

3.复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是在一个金属圆柱表面涂盖一层有机光导体OPC,

（没有光照时OPC是绝缘体，受到光照时变成导体）而制成的。复印机的基本工作过程是：（1）

在喑处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压，金属丝旁边空气发生电离，使转

动鼓体匀称带上正电荷；（2）文件反射的强光通过光学系统在鼓上成像，鼓上形成“静电潜

像”；（3）鼓体转动经过墨粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位：（4）鼓体接

着转动经过复印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸上。以下说法正确的是（）

夕），粉上

（1）（2）⑶（I）

A.步骤（1）中发生了静电感应现象

B.步骤（2）中发生了局部导电现象

C.步骤（3）中发生了静电平衡现象

I）.步骤（4）中发生了静电屏敝现象

解析在暗处的有机光导体鼓和一个金属丝电极之间加上高电压，金属丝旁边空气发生电

离，这是将空气电离的现象，A错误；文件反射的强光使鼓体上部分OPC变成导体，将电荷

导走，有字的部分则仍是绝缘体，保留电荷，这是局部导电现象，B正确：鼓体转动经过墨

粉盒，潜像将带相反电荷的墨粉吸引到鼓体带电部位，这是异种电荷相互吸引现象，C错误:

鼓体接着转动经过复印纸，带电复印纸又将墨粉吸引到复印纸二，这是异种电荷相互吸引现

象，D错误。

答案B

4.在手术时，为防止麻醉剂乙醛爆炸，地砖要用导电材料制成，医生和护士要穿由导电材料

制成的鞋子和外套，一切设备要良好接地，甚至病人身体也要更好接地。这是为了（）

A.除菌消毒B.消退静电

C.利用静电D.防止漏电

解析在可燃气体环境（如乙醛）中产生的静电，简单引起爆炸，应设法把产生的静电消退掉

（如导入大地），因此选项B正确。

答案B

5.人们行走时鞋子和地板由于摩擦产生静电，带电的离子会在地板表面对空气中的灰尘产生

吸引，咐电脑机房、电子厂房等会造成肯定的影响。防静电地板乂叫做耗散静电地板，当它

接地或连接到任何较低电势点时，能够使电荷耗散，地板在施工时，地板下面要铺设铝箔，

铝箔要连接到地下预埋导体。下列关于防静电地板的说法，正确的是（）

A.地板下面铺设铝箔的作用是防潮

B.地板必需是绝缘体材料

C.地板必需是导电的，如地板中含有导电纤维

D.只要地板下面铺设铝箔，地板材料是绝缘的或导电的均可

解析地板在施工时，地板下面要铺设铝箔，铝箔要连接到地下预埋导体，即要将地板上的

静电导走，所以防静电地板必需是导电的，如地板中含有导电纤维，故选项C正确。

答案C

6.在燃气灶和燃气热水器中，经常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压

放电的电火花来点燃气体。我们看到，图中点火器的放电电极做成了针尖形，这是为什么？

与此相反，验电器的金属杆上端却固定一个金属球而不做成针尖形，这又是为什么？

电子点火器的针状电极

解析在尖端处，电荷简单聚集，点火器须要瞬间高压放电，自然须要电荷密集，所以点火

器的放电电极做成了针尖形，简单使空气电离形成电火花而放电。验电器的金属杆上端固定

的电极要尽可能削减放电，所以固定一个金属球，是为了防止空气电离放电。

答案见解析

实力提升

7.小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物理学问及其理

解，下列说法正确的是（）

®®

禁止