靜電的防止與利用 講義-高二上學(xué)期物理人教版（2019）必修第三冊(cè)

高中物理必修第三冊(cè)第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用9.4靜電的防止與利用知識(shí)點(diǎn)一、靜電平衡1．靜電平衡：導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)的狀態(tài)．靜電感應(yīng)最后狀態(tài)時(shí)的導(dǎo)體的及孤立的帶電導(dǎo)體都處于靜電平衡狀態(tài)。2．處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，其內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為0，即感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度與引起靜電感應(yīng)的外電場(chǎng)的電場(chǎng)強(qiáng)度的矢量和處處為0，與大小相等方向相反.表面處的場(chǎng)強(qiáng)處處和表面垂直。3．導(dǎo)體上電荷的分布：(1)導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷，凈電荷只分布在導(dǎo)體的外表面．(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)越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷．二、尖端放電1．空氣的電離：導(dǎo)體尖端電荷密度很大，附近的電場(chǎng)很強(qiáng)，強(qiáng)電場(chǎng)作用下的帶電粒子劇烈運(yùn)動(dòng)，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負(fù)電荷分離的現(xiàn)象．2．尖端放電：與導(dǎo)體尖端的電荷符號(hào)相反的粒子，由于被吸引，而與尖端上電荷中和，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象．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)體的表面盡量光滑會(huì)減少電能的損失．三、靜電屏蔽1．概念：靜電平衡時(shí)，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(chǎng)強(qiáng)度為0.外電場(chǎng)對(duì)殼(網(wǎng))內(nèi)的儀器不會(huì)產(chǎn)生影響的作用叫作靜電屏蔽．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．四、靜電吸附1．靜電吸附：在電場(chǎng)中，帶電粒子在靜電力作用下，向著電極運(yùn)動(dòng)，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(shí)，在靜電力作用下，塵埃到達(dá)電極而被收集起來(lái)的過(guò)程．3．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，向作為正極的工件運(yùn)動(dòng)，并沉積在工件表面．4．靜電復(fù)印：復(fù)印機(jī)應(yīng)用了靜電吸附的原理，復(fù)印機(jī)的有機(jī)光導(dǎo)體鼓表面涂覆有機(jī)光導(dǎo)體(OPC)，無(wú)光照時(shí)，OPC是絕緣體，受光照時(shí)變成導(dǎo)體．五、靜電的危害與防止1．常見的危害：靜電火花可引起醫(yī)院手術(shù)臺(tái)麻醉劑的爆炸、靜電可引起油罐車的爆炸、靜電可引起礦井中的瓦斯爆炸等。2．靜電危害的防止：防止靜電危害的基本方法就是把靜電導(dǎo)走?；A(chǔ)必做練習(xí)【1】在點(diǎn)電荷－Q形成的電場(chǎng)中，一金屬圓盤處于靜電平衡狀態(tài)，若圓盤所在平面與點(diǎn)電荷在同一平面內(nèi)，則能正確表示圓盤上感應(yīng)電荷在圓盤中A點(diǎn)所激發(fā)的附加場(chǎng)強(qiáng)E′的方向的是下圖中的(A)【2】一金屬球，原來(lái)不帶電，現(xiàn)沿球直徑的延長(zhǎng)線放置一均勻帶電的細(xì)桿MN，如圖4所示，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在球內(nèi)直徑上a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比，則(C)A．Ea最大B．Eb最大C．Ec最大D．Ea＝Eb＝Ec【3】長(zhǎng)為l的導(dǎo)體棒原來(lái)不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為＋q的點(diǎn)電荷放在距棒左端R處，如圖所示．當(dāng)棒達(dá)到靜電平衡后，棒上的感應(yīng)電荷在棒內(nèi)中點(diǎn)P處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小等于________，方向________．答案4kq/(2R+l)2，向左【4】一個(gè)帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4×10－8C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2×10－8C的負(fù)電荷，使B球和A球內(nèi)壁接觸，如圖所示，則A、B帶電荷量分別為(B)A．QA＝1×10－8CQB＝1×10－8CB．QA＝2×10－8CQB＝0C．QA＝0QB＝2×10－8CD．QA＝4×10－8CQB＝－2×10－8C【5】如圖所示，放在絕緣臺(tái)上的金屬網(wǎng)罩B內(nèi)放有一個(gè)不帶電的驗(yàn)電器C，若把一帶有正電荷的絕緣體A移近金屬罩B，則(B)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(yàn)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【6】如圖所示是模擬避雷針作用的實(shí)驗(yàn)裝置，金屬板M接高壓電源的正極，金屬板N接負(fù)極．金屬板N上有兩個(gè)等高的金屬柱A、B，A為尖頭，B為圓頭．逐漸升高電源電壓，當(dāng)電壓達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，可看到放電現(xiàn)象．先產(chǎn)生放電現(xiàn)象的是(A)A．A金屬柱B．B金屬柱C．A、B金屬柱同時(shí)D．可能是A金屬柱，也可能是B金屬柱【7】下列關(guān)于靜電除塵的說(shuō)法中正確的是(B)A．進(jìn)入除塵器后，煙霧中的顆粒被強(qiáng)電場(chǎng)電離而帶正電，顆粒向電源負(fù)極運(yùn)動(dòng)B．除塵器中的空氣被電離，煙霧顆粒吸附電子而帶負(fù)電，顆粒向電源正極運(yùn)動(dòng)C．煙霧顆粒帶電后，受到豎直向下的電場(chǎng)力而向下運(yùn)動(dòng)D．煙霧顆粒被強(qiáng)電場(chǎng)粉碎成更小的顆粒，排到大氣中人眼看不到【8】(多選)靜電噴漆是利用靜電現(xiàn)象制造的，其噴涂原理如圖所示，則以下說(shuō)法正確的是(AC)A．在噴槍噴嘴與被噴涂工件之間有一強(qiáng)電場(chǎng)B．涂料微粒一定帶正電C．涂料微粒一定帶負(fù)電D．涂料微?？赡軒д?，也可能帶負(fù)電【9】在醫(yī)療手術(shù)中，為防止麻醉劑乙醚爆炸，地磚要用導(dǎo)電材料制成，醫(yī)生和護(hù)士要穿由導(dǎo)電材料制成的鞋子和外套，一切設(shè)備要良好接地，甚至病人身體也要良好接地，這樣做是為了(B)A．除菌消毒B．消除靜電C．利用靜電D．防止漏電【10】(多選)請(qǐng)用學(xué)過(guò)的電學(xué)知識(shí)判斷下列說(shuō)法正確的是（AB)A.油罐車后拖一條鐵鏈?zhǔn)菫榱朔婪鹅o電

B.靜電實(shí)驗(yàn)在晴天比在雨天容易做成功

C.小鳥停在單根高壓輸電線上容易被電死

D.電工穿絕緣衣比穿金屬衣安全【11】如圖所示，點(diǎn)電荷A和B帶電荷量分別為＋3.0×10－8C和－2.4×10－8C，彼此相距6cm.若在兩點(diǎn)電荷連線中點(diǎn)O處放一個(gè)半徑為1cm的金屬球殼，求球殼上感應(yīng)電荷在O點(diǎn)處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度．(靜電力常量k＝9×109N·m2/C2)答案5.4×105N/C，方向由O指向A綜合提升練習(xí)【1】(多選)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