靜電防止與利用（高中物理教學(xué)課件）完整版7

加油向未來04.靜電防止與利用圖片區(qū)知識(shí)回顧：?jiǎn)栴}：金屬內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu)是怎樣的？正離子都在自己的平衡位置附近振動(dòng)，自由電子穿梭其中。問題：將帶電體C靠近用絕緣柱支持的導(dǎo)體A、B時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？把C電荷移近不帶電的導(dǎo)體時(shí)，近端帶異種電荷，遠(yuǎn)端帶同種電荷。這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。問題：把一塊導(dǎo)體放在電場(chǎng)中會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？把一個(gè)不帶電的金屬導(dǎo)體ABCD放到電場(chǎng)強(qiáng)度為E0的電場(chǎng)中。由于靜電感應(yīng)，在導(dǎo)體AB側(cè)的平面上將感應(yīng)出負(fù)電荷，在CD側(cè)的平面上將感應(yīng)出正電荷。導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)的正、負(fù)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生與電場(chǎng)強(qiáng)度E0方向相反的電場(chǎng)，其電場(chǎng)強(qiáng)度為E′。這兩個(gè)電場(chǎng)疊加，使導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)減弱。在疊加后的電場(chǎng)作用下，仍有自由電子不斷運(yùn)動(dòng)，直到導(dǎo)體內(nèi)部各點(diǎn)的電場(chǎng)強(qiáng)度E＝0為止，導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)。這時(shí)我們說，導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)。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。1.定義：放入電場(chǎng)中的導(dǎo)體，內(nèi)部自由電子不再發(fā)生定向移動(dòng)的狀態(tài)叫靜電平衡狀態(tài)。（表面也沒有電荷定向移動(dòng)）

注意：①處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零②處于靜電平衡狀態(tài)的整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體，它的表面是個(gè)等勢(shì)面③導(dǎo)體外表面場(chǎng)強(qiáng)方向跟該點(diǎn)的表面垂直※地球是一個(gè)大的導(dǎo)體，可以認(rèn)為處于靜電平衡狀態(tài)，所以它是一個(gè)等勢(shì)體。這是我們可以選大地做零電勢(shì)體的一個(gè)原因。一.靜電平衡：觀察實(shí)驗(yàn)，分析導(dǎo)體的電荷分布的特點(diǎn)。①靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈剩電荷，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，周圍的電場(chǎng)強(qiáng)度越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。一.靜電平衡：如圖：讓驗(yàn)電器B帶電，上方改成一圓筒C。用一不帶電的金屬小球D接觸C外表面，然后再與左邊的驗(yàn)電器接觸，金屬箔會(huì)張開嗎？為什么？會(huì)，因?yàn)殡姾煞植荚趯?dǎo)體表面。如果讓金屬小球D接觸C內(nèi)表面，然后再與左邊的驗(yàn)電器接觸，金屬箔會(huì)張開嗎？為什么？不會(huì)，因?yàn)閮?nèi)部沒有電荷。一.靜電平衡：1.電離：導(dǎo)體電荷聚焦在尖端，尖端周圍的強(qiáng)電場(chǎng)使空氣分子中的正負(fù)電荷分離。這個(gè)現(xiàn)象叫作空氣的電離。2.尖端放電：與導(dǎo)體尖端所帶的電荷符號(hào)相反的帶電粒子，由于被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和，這相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷。這種現(xiàn)象叫作尖端放電。二.尖端放電應(yīng)用：避雷針將尖銳的金屬棒安裝在建筑物的頂端，用粗導(dǎo)線與埋在地下的金屬板連接，保持與大地的良好接觸，就成為避雷針。當(dāng)帶電的雷雨云接近建筑物時(shí)，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，這些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣中的電荷，達(dá)到避免雷擊的目的。二.尖端放電什么要安裝避雷針二.尖端放電雨天為什么不能站在樹下二.尖端放電防止：高壓設(shè)備1.避免：尖端放電會(huì)導(dǎo)致高壓設(shè)備上電能的損失，所以高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面應(yīng)該盡量光滑。2.現(xiàn)象：夜間高壓線周圍有時(shí)會(huì)出現(xiàn)一層綠色光暈，俗稱電暈，這是一種微弱的放電現(xiàn)象。二.尖端放電例1.在燃?xì)庠詈腿細(xì)鉄崴髦?，常常安裝電子點(diǎn)火器，接通電子線路時(shí)產(chǎn)生高電壓，通過高壓放電的電火花來點(diǎn)燃?xì)怏w。點(diǎn)火器的放電電極是釘尖形。這是為什么？與此相反，驗(yàn)電器的金屬桿上端卻固定一個(gè)金屬球而不做成針尖狀，這又是為什么？燃?xì)庠睿簯?yīng)用尖端放電驗(yàn)電器：防止尖端放電本課開頭視頻為什么汽車?yán)锏娜藭?huì)安然無恙？金屬網(wǎng)罩或者金屬外殼有什么作用？1.會(huì)張開，由于靜電感應(yīng)，驗(yàn)電器的金屬球帶上異種電荷，金屬箔帶上同種電荷，所以會(huì)張開。2.不會(huì)張開，在金屬網(wǎng)罩的作用下，內(nèi)部處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)外外為零，驗(yàn)電器不會(huì)產(chǎn)生靜電感應(yīng)現(xiàn)象，金屬箔不會(huì)帶電，故不張開。1.定義：由于靜電平衡導(dǎo)致金屬網(wǎng)罩或金屬殼內(nèi)的的場(chǎng)強(qiáng)為零，可以保護(hù)內(nèi)部的電子元件不受外界電場(chǎng)對(duì)它的影響，這種現(xiàn)象叫做靜電屏蔽。三.靜電屏蔽2.外屏蔽：導(dǎo)體外部的電場(chǎng)不影響導(dǎo)體內(nèi)部三.靜電屏蔽3.內(nèi)屏蔽：導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)不影響導(dǎo)體外部當(dāng)把導(dǎo)體殼接地后，電荷q在殼內(nèi)的電場(chǎng)對(duì)殼外面空間就沒有影響了。同時(shí)外界電場(chǎng)對(duì)殼內(nèi)也無影響，所以這種屏蔽也叫做全屏蔽。三.靜電屏蔽應(yīng)用：電學(xué)儀器和電子設(shè)備金屬外殼，通訊電纜外面金屬網(wǎng)或者鉛皮，防靜電屏蔽袋，高壓工作服……三.靜電屏蔽應(yīng)用：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(dǎo)線，它們與大地相連，形成一個(gè)稀疏的金屬“網(wǎng)”，把高壓線屏蔽起來，使其免遭雷擊。三.靜電屏蔽靜電的危害：靜電的危害可能隨時(shí)發(fā)生。例如，醫(yī)院手術(shù)臺(tái)上，靜電火花有可能引起麻醉劑爆炸；煤礦里，靜電火花會(huì)引起瓦斯爆炸……因此，靜電的危害必須引起人們的警惕。為了消除靜電，否則產(chǎn)生火花會(huì)引起爆炸。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)電極而被收集起來，這就是靜電除塵。四.靜電吸附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。四.靜電吸附3.靜電復(fù)?。豪糜袡C(jī)光導(dǎo)體的光敏特性，讓電荷排列組合成相應(yīng)的文字圖樣，利用靜電吸附吸上墨粉，再將墨粉圖樣轉(zhuǎn)印到紙上。四.靜電吸附例2.在一次科學(xué)晚會(huì)上，一位老師表演了一個(gè)“魔術(shù)”：如圖，一個(gè)沒有底的空塑料瓶上固定著一根鐵鋸條和一塊易拉罐（金屬）片，把它們分別跟靜電起電機(jī)的兩極相連。在塑料瓶里放一盤點(diǎn)燃的蚊香，很快就看見整個(gè)透明塑料瓶里煙霧繚繞。當(dāng)把起電機(jī)一搖，頓時(shí)塑料瓶清澈透明，停止搖動(dòng)，又是煙霧繚繞。起電機(jī)搖動(dòng)時(shí)，塑料瓶?jī)?nèi)哪里電場(chǎng)強(qiáng)度最大？是鋸條附近還是金屬片附近？若鋸條接電源負(fù)極，金屬片接正極，這些煙塵最終到哪里去了？金屬片鋸條瓶壁瓶?jī)?nèi)俯視圖鋸條附近的電場(chǎng)強(qiáng)度最大。因?yàn)榧舛穗姾筛芗?，所以電?chǎng)強(qiáng)度大。煙塵最終會(huì)到金屬片上。因?yàn)榭諝獗浑婋x后自由電子吸附到煙塵上，使煙塵帶負(fù)電，煙塵在電場(chǎng)力的作用下向接正極的金屬片運(yùn)動(dòng)。+_例3.一個(gè)不帶電的空心金屬球，在它的球心處放一個(gè)正點(diǎn)荷。圖中的哪一個(gè)能正確表示其電場(chǎng)分布的情況()B例4.把原來不帶電的金屬球殼B的外表面接地，將一個(gè)帶正電的小球A從小孔中放入球殼內(nèi)，但不與B發(fā)生接觸，達(dá)到靜電平衡后，則（）A.球殼B的空腔中場(chǎng)強(qiáng)處處為零。

B.球殼B不帶電。

C.球殼B的內(nèi)，外表面電勢(shì)相等。

D.球殼B的電勢(shì)為零。CD例5.將懸掛在細(xì)線上的帶正電的小球A放在不帶電的固定的金屬空心球殼C內(nèi)(不和球壁接觸)，另有一個(gè)懸掛在細(xì)線上的帶負(fù)電的小球B，如圖所示，于是有()A．A往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向B．A的位置不變，B往右偏離豎直方向C．A往左偏離豎直方向，B的位置不變D．A和B的位置都不變B例6.如圖所示，把一個(gè)架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正電荷形成的電場(chǎng)中，導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，下敘說法正確的是（）A.A、B兩點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)相等，且都為零B.A、B兩點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)不相等C.感應(yīng)電荷產(chǎn)生的附加場(chǎng)強(qiáng)的大小為EA<EBD.當(dāng)開關(guān)S閉合時(shí)，電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動(dòng)．AD例7.如圖所示，在一個(gè)半徑為R的均勻金屬球殼左側(cè)M點(diǎn)放置一個(gè)帶電量為-q的點(diǎn)電荷，O點(diǎn)為球殼的球心，已知M、O、N三點(diǎn)在一條直線上，OM＝2R，ON＝R/2。

靜電力常量為k，球殼上感應(yīng)電荷在N點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度大小為（）A.B.C.D.A例8.疫情以來，我們上學(xué)每天戴口罩?？谡种虚g層的熔噴布是一種用絕緣材料做成的帶有靜電的超細(xì)纖維布，它能阻隔幾微米的病毒，這種靜電的阻隔作用屬于（）A．靜電屏蔽 B．尖端放電C．靜電感應(yīng)和靜電屏蔽 D．靜電感應(yīng)和靜電吸附D例9.某研究性學(xué)習(xí)小組學(xué)習(xí)電學(xué)知識(shí)后對(duì)電工穿的高壓作業(yè)服進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，下列各同學(xué)的理由正確的是（）A．甲認(rèn)為銅絲編織的衣服不易拉破，所以用銅絲編織B．乙認(rèn)為電工被銅絲紡織的衣服包裹，使身體能夠?qū)щ?，?duì)人體起保護(hù)作用C．丙認(rèn)為電工被銅絲紡織的衣服包裹，使