高中物理人教必修三第9章第4節(jié)靜電的防止與利用課件

1、靜電的防止與利用人教版高中物理 必修3新知導入在我們身邊到處都有靜電。生活中的穿衣、脫衣、運動等過程都可能產生靜電。靜電與我們的生活密不可分。如圖，復印機可以應用靜電吸附作用復印資料新知導入思考：如圖，是加油站里常見的“靜電釋放器”，你知道司機或工人提加油槍前為什么必須用手要觸摸一下靜電釋放器嗎？“靜電釋放器”可以把人體、金屬、大地形成通路，將人體靜電傳入大地，這樣就可以清除身體上的靜電，防止發(fā)生火災。今天我們就來學習靜電的防止與利用。新知講解一、靜電平衡1.靜電感應思考討論：把一個不帶電的金屬導體ABCD放到電場強度為 E0 的電場中，導體上會出現怎樣的現象？新知講解金屬導體中自由電子受到電

2、場的電場力作用后向左移動，由于靜電感應，在導體 AB 側的平面上將感應出負電荷，在 CD 側的平面上將感應出正電荷。新知講解2.靜電平衡-+-+-+（1）導體兩側出現的正、負感應電荷，感應電荷在導體內部產生與電場強度E0 方向相反的電場，其電場強度為 E。新知講解（2）感應電荷的電場和外電場疊加，使導體內部的電場減弱。在疊加后的電場作用下，仍有自由電子不斷運動，直到導體內部各點的電場強度E0 為止，導體內的自由電子不再發(fā)生定向移動。這時我們說，導體達到靜電平衡。-+-+-+-+-+靜電平衡新知講解3.靜電平衡狀態(tài)下導體的電場（1）靜電平衡狀態(tài)。發(fā)生靜電感應的導體，導體中（包括導體表面）自由電子

3、不再發(fā)生定向移動，我們就認為這時導體達到了靜電平衡狀態(tài)。（2）靜電平衡狀態(tài)下導體的特點處于靜電平衡狀態(tài)下的導體，內部的場強處處為零。表面處的電場強度不為零，表面處的電場強方向跟導體表面垂直。新知講解思考討論：處于靜電平衡狀態(tài)下的導體，表面處的電場強方向為什么跟導體表面垂直?參考答案：若場強方向跟該點的表面若不垂直，則沿該點的表面就有一場強分量，電荷在這一場強分量作用下就會發(fā)生運動，就不會處于靜電平衡狀態(tài)了。新知講解二、尖端放電1.靜電平衡時導體上電荷的分布的特點（1）靜電平衡時導體內部沒有凈剩電荷，電荷只分布在導體的外表面。（2）在導體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度（單位面積的電荷量）越大，

4、周圍的電場強度越大。2.尖端放電（1）空氣的電離：使空氣分子中的正負電荷分離，這個現象叫作空氣的電離。新知講解（2）尖端放電導體尖端的電荷密度很大，附近的電場很強，使周圍中性的分子電離后變成帶負電的自由電子和失去電子而帶正電的離子。 這些帶電粒子在強電場的作用下加速，撞擊空氣中的分子，使它們進一步電離，產生更多的帶電粒子。那些所帶電荷與導體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當于導體從尖端失去電荷。這種現象叫作尖端放電。新知講解尖端放電新知講解（3）應用與防止應用：將尖銳的金屬棒安裝在建筑物的頂端，用粗導線與埋在地下的金屬板連接，保持與大地的良好接觸，就成為

5、避雷針。新知講解防止：高壓設備中導體的表面應該盡量光滑，避免尖端放電導致高壓設備上電能的損失。夜間高壓線周圍有時會出現一層綠色光暈，俗稱電暈，這是一種微弱的放電現象。新知講解三、靜電屏蔽1.靜電屏蔽導體達到靜電平衡時，內部場強處處為0，若是帶空腔的導體，導體殼內空腔里的電場強度也處處為0，無論導體外部電場是什么樣的，導體內部都不會有電場金屬殼的這種作用叫做靜電屏蔽。電籠中的小鳥視頻新知講解2.靜電屏蔽有兩種情況:(1)第一種情況，導體內空腔不受外界電場的影響，如圖所示。因場源電荷產生的電場強度與導體球殼表面的感應電荷在空腔內的電場強度矢量和為零，表現為導體內空腔不受外部電場的影響，起到了屏蔽外

6、部電場的作用。導體腔內的電場為 0新知講解(2)第二種情況接地空腔導體內部電場強度不影響外部空間，如圖所示。當空腔導體接地時，地球與導體形成同一個導體，空腔內壁是場源電荷的近端，感應異種電荷，地球是遠端，感應同種電荷，空腔導體的外表面沒有感應電荷，可理解為內部電場對空腔外不產生影響，對內部的電場起到了屏蔽作用。新知講解原因：當帶正電的金屬球靠近驗電器時由于靜電感應，自由電子將向金屬球移動使得金屬球帶負電，箔片由于缺少電子帶正電。所以箔片會張開。演示 靜電屏蔽（1）使帶電的金屬球靠近驗電器，但不接觸，箔片是否張開？解釋看到的現象?，F象：箔片會張開。新知講解（2）用金屬網把驗電器罩起來，再使帶電金

7、屬球靠近驗電器，觀察箔片是否張開。這個現象說明什么？現象：箔片不會張開原因：用金屬網把驗電器罩起來，導體的外殼對它的內部起到“保護”作用，使它的內部不受外部電場的影響，內部電場強度處處為零電荷只分布在導體的外表面上，所以驗電器的箔片不張開，我們把這種現象稱之為靜電屏蔽。新知講解靜電屏蔽視頻新知講解3.靜電屏蔽的應用（1）野外高壓輸電線受到雷擊的可能性很大，所以在三條輸電線上方還有兩條導線，它們與大地相連，形成一個稀疏的金屬“網”，把高壓線屏蔽起來，使其免遭雷擊。高壓線屏蔽新知講解（2）超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包含金屬絲的織物制成的，形成一個金屬“網”，內場強保持為0，高壓外電場不

8、會對內部的工人產生影響。新知講解四、靜電的危害與利用1.靜電的危害靜電的危害可能隨時發(fā)生。醫(yī)院手術臺上，靜電火花有可能引起麻醉劑爆炸；煤礦里，靜電火花會引起瓦斯爆炸因此，靜電的危害必須引起人們的警惕。瓦斯爆炸新知講解科學漫步 雷火煉殿湖北的武當山古建筑群是世界文化遺產之一，在武當山主峰天柱峰上有一座金殿，是我國現存最大的銅鑄鎏金大殿。這座金殿最為奇特的是，每逢電閃雷鳴的時候，火球會在金殿周圍滾動，但霹靂卻擊不毀金殿；新知講解雨過天晴后，大殿光彩奪目，像被洗過一樣，這就是“雷火煉殿”奇觀。后來，因金殿周圍的一些建筑物常被雷擊，金殿也安裝了避雷設施。此后，雷火煉殿奇觀消失，沒有水火的洗煉，金殿的色

9、澤也黯淡了許多。“雷火煉殿”說明，球狀物體可以積累電荷，產生火花放電。新知講解2.靜電的利用（1）靜電除塵 設法使空氣中的塵埃帶電，在靜電力作用下，塵埃到達電極而被收集起來，這就是靜電除塵。靜電除塵原理 塵埃新知講解原理：靜電除塵器由板狀收集器A和線狀電離器B組成。A接到幾千伏高壓電源的正極，B接到高壓電源的負極，它們之間有很強的電場，而且距B越近，電場強度越大。B附近的空氣中的氣體分子更容易被電離，成為正離子和電子。正離子被吸到B上，得到電子，又成為分子。電子在向著正極A運動的過程中，遇到煙氣中的粉塵，使粉塵帶負電。粉塵被吸附到正極A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。新知講解（2）靜電

10、噴漆接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負電，在靜電力作用下，這些微粒向著作為正極的工件運動，并沉積在工件的表面，完成噴漆工作。靜電噴漆新知講解（3）靜電復印 復印機也應用了靜電吸附。復印機的核心部件是有機光導體鼓，它是一個金屬圓柱，表面涂覆有機光導體 。沒有光照時，OPC 是絕緣體，受到光照時變成導體。靜電復印的工作流程如下：充電 曝光 顯影 轉印 放電課堂練習1.下列做法中，屬于預防靜電危害的是（）A靜電噴漆 B在煙道的中央裝有靜電除塵器 C電視機上裝有一條戶外天線 D運輸汽油等易燃易爆物品的車輛拖一條鐵鏈在地上 D課堂練習2.有一次，小明的手指靠近金屬門把手時，突然有一種被電擊的感覺。這

11、是因為運動摩擦使身體帶電，當手指靠近門把手時，二者之間形成的放電現象。若放電前，小明的手指帶負電。有關金屬門把手的兩端被感應帶電的情況，下列圖中標示正確的是（）A B C DA課堂練習3.一個帶電的金屬球，當它帶的電量減少后，其內部的場強將（）A一定增強 B一定減弱 C可能增強可能減弱 D不變 D課堂練習4.下列說法正確的是（）A處于靜電平衡的導體，內部的電場強度和電勢均為零 B元電荷是電子和質子的統(tǒng)稱 C用靜電噴漆的方法給汽車噴涂油漆，既省漆又均勻D避雷針避雷是利用尖端放電中和空氣中的異種電荷 CD拓展提高筒的外壁接觸、再與驗電器的小球接觸，驗電器的箔片會_；讓系統(tǒng)回到初始狀態(tài)，用小球先與圓

12、筒的內壁接觸、再與驗電器小球接觸，驗電器的箔片將會_（以上兩空均選填“張開”或“不張開”）。張開不張開1. 如圖所示，一個帶電的金屬圓筒（法拉第圓筒）和一個驗電器相距較遠地方放置?，F用一個（不帶電的）帶絕緣手柄的金屬小球先與圓拓展提高2.一個不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個正點荷。圖中的哪一個能正確表示其電場分布的情況 ( )B拓展提高3.如圖所示，兩個相同的空心金屬球M和N，M帶-Q電荷，N不帶電（M、N相距很遠，互不影響），旁邊各放一個不帶電的金屬球P和R，當將帶正電Q的小球分別放入M和N的空腔中時（）AP、R上均出現感應電荷 BP上沒有，而R上有感應電荷 CP上有，而R上沒有感應電

13、荷 DP、R上均沒有感應電荷 PRMNB課堂總結1.靜電平衡狀態(tài)下導體的特點處于靜電平衡狀態(tài)下的導體，內部的場強處處為零。表面處的電場強度不為零，表面處的電場強方向跟導體表面垂直。2.靜電平衡時導體上電荷的分布的特點（1）靜電平衡時導體內部沒有凈剩電荷，電荷只分布在導體的外表面。（2）在導體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度（單位面積的電荷量）越大，周圍的電場強度越大。課堂總結3.尖端放電4.靜電屏蔽有兩種情況:(1)第一種情況，導體內空腔不受外界電場的影響。(2)第二種情況接地空腔導體內部電場強度不影響外部空間。5.靜電的利用（1）靜電除塵（2）靜電噴漆（3）靜電復印板書設計一、靜電平衡1.放入電場中的導體，最終會達到沒有電荷定向移動的狀態(tài)，這種狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。2.靜電平衡狀態(tài)下導體的特點處于靜電平衡狀態(tài)下的導體，內部的場強處處為零。表面處的電場強度不為零，表面處的電場強方向跟導