高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用94第四節(jié)-靜電的防止與利用課件

1、4靜電的防止與利用第九章 靜電場及其應(yīng)用4靜電的防止與利用第九章 靜電場及其應(yīng)用1.知道什么是靜電平衡狀態(tài)，能說出靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體特點.2.知道導(dǎo)體上電荷的分布特征，了解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象及其成因.3.了解靜電除塵、靜電噴漆、靜電復(fù)印的工作原理. 學(xué)習(xí)目標1.知道什么是靜電平衡狀態(tài)，能說出靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體特點.知識梳理重點探究考點總結(jié)內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN知識梳理重點探究考點總結(jié)內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN一、靜電平衡1.靜電平衡：導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生 的狀態(tài).2.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部的電場強度處處為 .3.導(dǎo)體上電荷的分布：(1)靜電平衡時，導(dǎo)體

2、沒有凈剩電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的 .(2)在導(dǎo)體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量) ，凹陷的位置幾乎沒有電荷.知識梳理定向移動0外表面越大內(nèi)部一、靜電平衡知識梳理定向移動0外表面越大內(nèi)部二、尖端放電1.空氣的電離：在一定條件下，導(dǎo)體尖端電荷 很大，導(dǎo)體尖端周圍的強電場使空氣中殘留的帶電粒子發(fā)生劇烈運動，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負電荷 的現(xiàn)象.2.尖端放電：所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被 ，而與尖端上的電荷 ，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端 的現(xiàn)象.3.尖端放電的應(yīng)用與防止：(1)應(yīng)用： 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 會減

3、少電能的損失.密度分離吸引中和失去電荷避雷針光滑二、尖端放電密度分離吸引中和失去電荷避雷針光滑三、靜電屏蔽1.靜電屏蔽靜電平衡時，空腔導(dǎo)體內(nèi)表面沒有電荷，導(dǎo)體殼內(nèi)空腔里的電場強度處處為 .外電場對殼(網(wǎng))內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響，金屬殼的這種作用叫作_.2.靜電屏蔽的應(yīng)用：電學(xué)儀器外面有金屬殼、野外高壓線上方還有兩條導(dǎo)線與大地相連.0靜電屏蔽三、靜電屏蔽0靜電屏蔽四、靜電吸附1.靜電吸附：在電場中，帶電粒子在 作用下，向著電極運動，最后被吸附在電極上的現(xiàn)象.2.靜電除塵：當(dāng)空氣中的塵埃帶電時，在靜電力作用下，塵埃到達電極而被收集起來的過程.3.靜電噴漆：接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負電，在

4、靜電力作用下，這些微粒向著作為 的工件運動，并沉積在工件表面.4.靜電復(fù)?。簭?fù)印機應(yīng)用了 的原理，復(fù)印機的有機光導(dǎo)體鼓表面涂覆有機光導(dǎo)體(OPC)，無光照時，OPC是 ，受光照時變成導(dǎo)體.靜電力正極靜電吸附絕緣體四、靜電吸附靜電力正極靜電吸附絕緣體(1)處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體內(nèi)部的外加電場與附加電場的矢量和為零，即導(dǎo)體內(nèi)部的電場強度處處為零.()(2)靜電平衡時，導(dǎo)體內(nèi)部表現(xiàn)為電中性，電荷都分布在外表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈剩電荷.()(3)一個孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場中，處于靜電平衡狀態(tài)，不具有靜電平衡的特點.()即學(xué)即用(1)處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體內(nèi)部的外加電場與附加電場的矢量(4

5、)用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗電器，則驗電器箔片能張開.()(5)電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，目的是銅絲衣服有屏蔽作用，使體內(nèi)場強為零.()(4)用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗電器，則驗一、靜電平衡導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，不帶電的金屬導(dǎo)體放到電場中，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子將發(fā)生定向移動，使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷.請思考下列問題：(1)自由電子定向移動的原因是什么？定向移動的方向如何？重點探究圖1答案自由電子受外加電場的靜電力作用而定向移動，向著與電場相反的方向定向移動.一、靜電平衡重點探究圖1答案自由電子受外加電場的靜電力作用(2)自由電子能否一直定向移動？為什么？

6、答案不能.感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場與外加電場反向，阻礙電子的定向移動，當(dāng)這兩個電場大小相等時，電子的定向移動終止.(2)自由電子能否一直定向移動？為什么？答案不能.感應(yīng)電荷知識深化1.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場強為零的本質(zhì)是外電場E0和感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場E的合場強為0，即E0E.2.孤立的帶電導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部場強為0的本質(zhì)是分布在導(dǎo)體外表面的電荷在導(dǎo)體內(nèi)部的合場強為0.3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其外表面任一點的場強方向跟該點的表面垂直.4.靜電平衡時，導(dǎo)體上的電荷分布在導(dǎo)體的外表面，其內(nèi)部沒有凈電荷，且凈電荷在導(dǎo)體外表面的分布不均勻，越是尖銳的地方電荷的分布越密集.知識深化1.處于靜電

7、平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部場強為零的本質(zhì)是外電場例1如圖2所示，把一個架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正點電荷形成的電場中，導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài).下列說法正確的是A.導(dǎo)體內(nèi)部A點的電場強度大于B點的電場強度B.感應(yīng)電荷在A、B兩點產(chǎn)生的附加電場強度EAEBC.感應(yīng)電荷在A、B兩點產(chǎn)生的附加電場強度EAEBD.當(dāng)開關(guān)S閉合時，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動圖2例1如圖2所示，把一個架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正點電荷解析枕形導(dǎo)體在正點電荷附近，出現(xiàn)靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)致電荷重新分布，因此在枕形導(dǎo)體內(nèi)部出現(xiàn)感應(yīng)電荷的電場與點電荷的電場疊加，靜電平衡時，導(dǎo)體內(nèi)部電場強度處處為零，A錯誤；導(dǎo)體內(nèi)部的電場強度處處為零，所以

8、感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加電場強度的大小與點電荷產(chǎn)生的電場強度的大小相等，方向相反，故EAEB，B、C錯誤；當(dāng)開關(guān)S閉合時，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動，中和導(dǎo)體B端多余的正電荷，D正確.解析枕形導(dǎo)體在正點電荷附近，出現(xiàn)靜電感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)致電荷重新規(guī)律總結(jié)求處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場強的方法是：(1)先求出外電場場強E外的大小和方向.(2)由于導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)，則滿足靜電平衡條件E合0.(3)由E外E感0，求出感應(yīng)電場E感的大小和方向.規(guī)律總結(jié)求處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的場強的方法是針對訓(xùn)練長為l的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為q的點電荷放在距棒左端R處，如圖3所示.當(dāng)棒

9、達到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點P處產(chǎn)生的電場強度大小等于_，方向為_.圖3向左針對訓(xùn)練長為l的導(dǎo)體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為q的點解析導(dǎo)體棒在點電荷q的電場中發(fā)生靜電感應(yīng)，左端感應(yīng)出負電荷，右端感應(yīng)出正電荷，棒中任意一點都受兩個電場的影響，即外電場(q在該點形成的電場E0)和附加電場(棒上感應(yīng)電荷在該點形成的電場E)，負號代表E和E0方向相反，即方向向左.解析導(dǎo)體棒在點電荷q的電場中發(fā)生靜電感應(yīng)，左端感應(yīng)出負電例2一個帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4108 C的正電荷，上端開有適當(dāng)小孔，有絕緣柄的金屬小球B帶有2108 C的負電荷，使B球和A球內(nèi)壁接觸，如圖4所示，則A、B帶電荷量

10、分別為A.QA1108 CQB1108 CB.QA2108 CQB0C.QA0QB2108 CD.QA4108 CQB2108 C圖4例2一個帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4108 C的正電解析B球與A球內(nèi)壁接觸后成為一個新的導(dǎo)體，處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部凈電荷量為零，帶電導(dǎo)體的電荷只能分布于導(dǎo)體的外表面，故QB0，QA4108 C2108 C2108 C，B正確.解析B球與A球內(nèi)壁接觸后成為一個新的導(dǎo)體，處于靜電平衡狀態(tài)二、尖端放電靜電屏蔽導(dǎo)學(xué)探究1.避雷針是利用尖端放電保護建筑物的一種設(shè)施，其原理是什么？答案當(dāng)帶電的雷雨云接近建筑物時，由于靜電感應(yīng)，金屬棒出現(xiàn)與云層相反的電荷.通過尖端放電，這

11、些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣中的電荷，使建筑物避免雷擊.二、尖端放電靜電屏蔽導(dǎo)學(xué)探究1.避雷針是利用尖端放電保護2.靜電屏蔽是怎樣起到屏蔽作用的？答案處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部電場強度處處為零，即使導(dǎo)體殼外有電場，由于殼內(nèi)電場強度保持為0，外電場對殼內(nèi)的物體不會產(chǎn)生影響.2.靜電屏蔽是怎樣起到屏蔽作用的？答案處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)知識深化1.尖端放電導(dǎo)體尖端電荷密度大，周圍的電場強度大，把周圍的空氣電離，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，所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和.2.靜電屏蔽(1)靜電屏蔽的實質(zhì)靜電屏蔽的實質(zhì)是利用

12、了靜電感應(yīng)現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)感應(yīng)電荷的電場和外加電場矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實是殼內(nèi)兩種電場并存，矢量和為零.知識深化1.尖端放電(2)靜電屏蔽的兩種情況導(dǎo)體外部電場不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場不影響導(dǎo)體外部圖示實現(xiàn)過程因場源電荷產(chǎn)生的電場與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在空腔內(nèi)的合場強為零，達到靜電平衡狀態(tài)，起到屏蔽外電場的作用當(dāng)空腔外部接地時，外表面的感應(yīng)電荷因接地將傳給地球，外部電場消失，起到屏蔽內(nèi)電場的作用(2)靜電屏蔽的兩種情況導(dǎo)體外部電場不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電感應(yīng)

13、與靜電平衡，所以做靜電屏蔽的材料只能是導(dǎo)體，不能是絕緣體最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電例3如圖5所示，放在絕緣臺上的金屬網(wǎng)罩B內(nèi)放有一個不帶電的驗電器C，若把一帶有正電荷的絕緣體A移近金屬罩B，則A.金屬罩B的內(nèi)表面帶正電荷B.金屬罩B的右側(cè)外表面帶正電荷C.驗電器C的金屬箔片將張開D.金屬罩B左、右兩側(cè)電荷電性相同圖5例3如圖5所示，放在絕緣臺上的金屬網(wǎng)罩B內(nèi)放有一個不帶電的解析金屬罩B處于靜電平衡狀態(tài)，電荷分布在其外表面上，所以A錯誤；由于靜電感應(yīng)，使金屬罩B在左側(cè)外表面感應(yīng)出負電荷，所以金屬罩B的右側(cè)外表面感應(yīng)出正電荷，B正確，D錯誤；由于靜電屏蔽，金屬罩內(nèi)

14、電場強度為零，故驗電器C上無感應(yīng)電荷，驗電器C的金屬箔片不會張開，C錯誤.解析金屬罩B處于靜電平衡狀態(tài)，電荷分布在其外表面上，所以A三、靜電吸附例4(多選)如圖6所示為靜電除塵示意圖，在M、N兩點間加高壓電源時，金屬管內(nèi)的空氣電離，電離出的電子在靜電力的作用下運動，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負電荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的煙就清潔了.就此示意圖，下列說法正確的是A.N接電源的正極 B.M接電源的正極C.電場強度EBEA D.電場強度EBEA圖6三、靜電吸附例4(多選)如圖6所示為靜電除塵示意圖，在M、解析電子附著在煤粉上，使煤粉帶上負電荷，煤粉若能吸附在管壁上，說明管壁帶正電荷，因此可知

15、N接電源正極，A正確，B錯誤.金屬棒與金屬管可看成圓柱電極與圓環(huán)電極，電場線分布情況如圖所示.由圖可知金屬棒附近的B點處電場線較密，而靠近金屬管壁的A點處電場線較疏，故B處場強比A處場強大，即EBEA，C正確，D錯誤.解析電子附著在煤粉上，使煤粉帶上負電荷，煤粉若能吸附在管壁考點總結(jié)考點總結(jié)高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應(yīng)用9高中物理新人教必修三第九章靜