9.4 靜電的防止與利用課件-高中物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

1、第九章 靜電場(chǎng)及其應(yīng)用第四節(jié) 靜電的防止與利用第四節(jié)|靜電的防止與利用核心素養(yǎng)點(diǎn)擊物理觀念通過(guò)對(duì)靜電場(chǎng)中導(dǎo)體的自由電荷運(yùn)動(dòng)情況的討論，了解靜電平衡的概念，知道處于靜電平衡的導(dǎo)體的特征；知道導(dǎo)體上電荷的分布規(guī)律科學(xué)思維了解尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象，關(guān)注生活、生產(chǎn)中的靜電現(xiàn)象；了解靜電吸附原理，知道靜電在除塵、噴漆、復(fù)印等生產(chǎn)中的應(yīng)用科學(xué)探究體會(huì)用理論聯(lián)系生活的方法，理解尖端放電和靜電屏蔽現(xiàn)象科學(xué)態(tài)度與責(zé)任通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)他們交流溝通的能力，提高理論與實(shí)踐相結(jié)合的能力梳理主干新知初感悟一、靜電平衡1、靜電感應(yīng)現(xiàn)象：放入電場(chǎng)中的導(dǎo)體，由于靜電感應(yīng)，在導(dǎo)體的兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷的現(xiàn)象。2、靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)

2、體內(nèi)的自由電荷不再發(fā)生定向移動(dòng)的狀態(tài)。3、導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度特點(diǎn)：內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為0。靜電平衡問(wèn)題的認(rèn)知1、金屬導(dǎo)體由固定的金屬陽(yáng)離子和自由電子組成。2、同種電荷互相排斥，異種電荷互相吸引。3、在靜電感應(yīng)中，移動(dòng)的電荷只能是自由電子(正電荷不移動(dòng))，且逆著外電場(chǎng)的方向定向移動(dòng)。4、靜電平衡是瞬間完成的。5、電荷只能發(fā)生轉(zhuǎn)移，不能消失。將某導(dǎo)體接地，或?qū)蓪?dǎo)體用導(dǎo)線連接起來(lái)，為電荷的轉(zhuǎn)移提供了條件，且轉(zhuǎn)移的電荷是電子。6、處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部電場(chǎng)強(qiáng)度處處為0，由此可知已知外電場(chǎng)時(shí)求感應(yīng)電荷電場(chǎng)的大小、方向。處于靜電平衡時(shí)的導(dǎo)體上的電荷分布特點(diǎn)1、凈電荷只分布在導(dǎo)體表面，內(nèi)部沒(méi)有凈電荷。2、

3、感應(yīng)電荷分布于導(dǎo)體兩端，電性相反，電量相等，近異遠(yuǎn)同，如左圖所示。3、凈電荷在導(dǎo)體表面的分布不均勻，一般越是尖銳的地方電荷的分布越密集，如右圖所示。二、尖端放電1、電離：導(dǎo)體尖端的電荷密度很大，附近的電場(chǎng)強(qiáng)度很大，空氣中的帶電粒子劇烈運(yùn)動(dòng)，從而使空氣分子被撞“散”而使空氣分子中的正、負(fù)電荷分離的現(xiàn)象。2、尖端放電：導(dǎo)體尖端的強(qiáng)電場(chǎng)使附近的空氣電離，電離后的異種離子與尖端的電荷中和，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象。3、尖端放電的應(yīng)用與防止(1)應(yīng)用：避雷針是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施。(2)防止：高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量光滑，減少電能的損失。思考與討論觀察尖端放電現(xiàn)象導(dǎo)體尖端附近的電場(chǎng)特別強(qiáng)

4、，它會(huì)導(dǎo)致一個(gè)重要的后果，就是尖端放電。再導(dǎo)體尖端附近放一根點(diǎn)燃的蠟燭。當(dāng)我們不斷給導(dǎo)體充電的時(shí)候，火焰就好像被風(fēng)吹動(dòng)一樣朝背離尖端的方向偏移。這就是尖端放電引起的后果。因?yàn)樵诩舛烁浇鼜?qiáng)電場(chǎng)的作用下空氣中殘留的離子會(huì)發(fā)生激烈的運(yùn)動(dòng)。在激烈的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中它們和空氣分子相碰時(shí)，會(huì)使空氣分子電離，從而產(chǎn)生大量新的離子，這就使空氣邊得易于導(dǎo)電。與尖端上電荷同號(hào)的離子受到排斥而飛向遠(yuǎn)方，蠟燭的火焰偏移就是受到這種離子形成的“電風(fēng)”吹動(dòng)的結(jié)果?！镜淅弧?、如圖所示，在絕緣板上放有一個(gè)不帶電的金箔驗(yàn)電器A和一個(gè)帶正電荷的空腔導(dǎo)體B。下列實(shí)驗(yàn)方法中能使驗(yàn)電器箔片張開(kāi)的是() A用取電棒C(帶絕緣柄的導(dǎo)體棒)先

5、跟B的內(nèi)壁接觸一下后再跟A接觸B用取電棒C先跟B的外壁接觸一下后再跟A接觸C用絕緣導(dǎo)線把驗(yàn)電器A跟取電棒C的導(dǎo)體部分相連，再把取電棒C與B的內(nèi)壁接觸D使驗(yàn)電器A靠近B解題思路：A項(xiàng)中取電棒先和B的內(nèi)壁接觸后，由于B的內(nèi)壁本身沒(méi)有電荷，所以再接觸A時(shí)驗(yàn)電器箔片不張開(kāi)；B項(xiàng)中可以使C球帶電，從而使A帶電；C項(xiàng)中用絕緣導(dǎo)線實(shí)際上是將驗(yàn)電器A和B連成了一個(gè)導(dǎo)體，A在外面故帶電；D項(xiàng)中是感應(yīng)起電；所以B、C、D項(xiàng)正確。答案：BCD三、靜電屏蔽1、靜電屏蔽：靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體殼內(nèi)空腔里的電場(chǎng)處處為零，外電場(chǎng)對(duì)殼內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生影響。2、靜電屏蔽的應(yīng)用(1)把電學(xué)儀器放在封閉的金屬殼里。(2)野外三條輸電線上方架設(shè)

6、兩條導(dǎo)線，與大地相連，把輸電線屏蔽起來(lái)。使帶電的金屬球靠近驗(yàn)電器，但不接觸，箔片是否張開(kāi)？用金屬網(wǎng)把驗(yàn)電器罩起來(lái)，再使帶電金屬球靠近驗(yàn)電器，觀察箔片是否張開(kāi)？靜電屏蔽的實(shí)質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外加電場(chǎng)矢量和為零，好像是金屬殼將外電場(chǎng)“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實(shí)是殼內(nèi)兩種電場(chǎng)并存，矢量和為零。靜電屏蔽的兩種情況四、靜電吸附1、靜電除塵：設(shè)法使空氣中的塵埃帶電，在靜電力作用下，塵埃到達(dá)電極被收集起來(lái)。2、靜電噴漆：接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負(fù)電，在靜電力作用下，這些微粒向著作為正極的工件運(yùn)動(dòng)，并沉積在工件的表面，完成噴漆工作。3、靜電復(fù)印的工作過(guò)程：（

7、1）充電：通過(guò)電源使有機(jī)光導(dǎo)體鼓帶上正電。（2）曝光：利用光學(xué)系統(tǒng)將原稿上字跡的像成在有機(jī)光導(dǎo)體鼓上，有字跡的地方保留正電荷。（3）顯影：帶負(fù)電的墨粉被吸附在字跡成像處，顯示出墨粉組成的字跡。（4）轉(zhuǎn)?。簬д姷霓D(zhuǎn)印電極使白紙帶上正電，帶正電的白紙與有機(jī)光導(dǎo)體鼓表面墨粉組成的字跡接觸，將帶負(fù)電的墨粉吸附在白紙上。（5）放電：使有機(jī)光導(dǎo)體放電，除去表面的殘余電荷?！镜淅?、靜電的應(yīng)用有多種，如靜電除塵、靜電噴涂、靜電植絨、靜電復(fù)印等，它們依據(jù)的原理都是讓帶電的物質(zhì)粒子在電場(chǎng)力作用下奔向并吸附到電極上，靜電噴漆的原理如圖所示，則以下說(shuō)法正確的是()A在噴槍噴嘴與被噴涂工件之間有一強(qiáng)電場(chǎng)B涂料微

8、粒一定帶正電C涂料微粒一定帶負(fù)電D涂料微?？梢詭д姡部梢詭ж?fù)電解題思路：靜電噴涂的原理就是讓帶電的涂料微粒在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下被吸附到工件上，而達(dá)到噴漆的目的，所以A正確。由題圖知，待噴漆工件帶正電，所以涂料微粒應(yīng)帶負(fù)電，C項(xiàng)正確。答案：AC【基礎(chǔ)練習(xí)】1、將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不與球接觸)，另有一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B向C靠近，如圖所示，于是有( )A.A向左偏離豎直方向，B向右偏離豎直方向B.A的位置不變，B向右偏離豎直方向C.A向左偏離豎直方向，B的位置不變D.A和B的位置都不變答案：B解析：A在空心金屬球內(nèi)，由于靜電感應(yīng)，使得C外表面帶正電，

9、B、C 相互吸引，所以B向右偏；而金屬空腔C可以屏蔽外部的B的電場(chǎng)，所以B的電荷對(duì)空腔C的內(nèi)部無(wú)影響，所以A位置不變故B正確，ACD錯(cuò)誤；故選B.2、如圖所示，把原來(lái)不帶電的金屬殼B的外表面接地，將一帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不與B接觸，達(dá)到靜電平衡后，則()AB的空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度為零BB不帶電CB的外表面帶正電DB的內(nèi)表面帶負(fù)電答案：D解析：因?yàn)榻饘贇さ耐獗砻娼拥?，所以外表面沒(méi)有感應(yīng)電荷，只有內(nèi)表面有感應(yīng)電荷分布，且由于A帶正電，則B的內(nèi)表面帶負(fù)電，D對(duì)，B、C錯(cuò)；B的空腔內(nèi)有帶正電的小球A產(chǎn)生的電場(chǎng)和金屬殼內(nèi)表面感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)，所以空腔內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度不為零，A錯(cuò)。3、如圖所示，先用

10、絕緣細(xì)線將導(dǎo)體懸掛起來(lái)，并使導(dǎo)體帶電。然后用帶絕緣柄的不帶電小球接觸A點(diǎn)，再用小球與驗(yàn)電器接觸。用同樣的方法檢驗(yàn)B、C部位的帶電情況，則()A與A接觸再與驗(yàn)電器接觸，驗(yàn)電器箔片張開(kāi)的角度最大B與C接觸再與驗(yàn)電器接觸，驗(yàn)電器箔片張開(kāi)的角度最大C與A、B、C接觸再與驗(yàn)電器接觸，驗(yàn)電器箔片張開(kāi)的角度一樣大D通過(guò)實(shí)驗(yàn)可確定導(dǎo)體上平坦部位電荷分布比較密集答案：B解析：帶電導(dǎo)體的平坦部位電荷比較稀疏，凸出部位電荷比較密集，即C處電荷最密集，B處次之，A處最稀疏，因此小球接觸A點(diǎn)時(shí)，取得的電荷量最少，與驗(yàn)電器接觸時(shí)，驗(yàn)電器箔片得到的電荷量最少，箔片張開(kāi)的角度最?。环粗cC處接觸時(shí)，箔片張開(kāi)的角度最大。4、小強(qiáng)在加油站加油時(shí)，看到加油機(jī)上有如圖所示的圖標(biāo)，關(guān)于圖標(biāo)涉及的物理知識(shí)及其理解，下列說(shuō)法正確的是( )A.制作這些圖標(biāo)的依據(jù)是靜電屏蔽原理B.工作人員工作時(shí)間須穿絕緣性能良好的化纖服裝C.化纖手套與接觸物容易摩擦起電存在安全隱患D.用絕緣的塑料梳子梳頭應(yīng)該沒(méi)有關(guān)系答案：C解析：用塑料梳子梳頭時(shí)會(huì)產(chǎn)生靜電，