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(共22张PPT)
9.4静电的防止与利用
目录
CONTENTS
静电基本概念与性质
静电平衡原理及应用
尖端放电现象与防止方法
静电屏蔽原理与实践应用
静电吸附技术及其应用前景
01
静电基本概念与性质
静电是一种处于静止状态的电荷，通常是由于物体之间摩擦、接触分离或感应等原因而产生的。
当两个物体接触时，由于不同物体对电子的束缚能力不同，电子会从一个物体转移到另一个物体，导致物体带电。此外，当物体在电场中受到感应时，也会产生静电。
静电定义
产生原因
静电定义及产生原因
02
静电平衡原理及应用
静电平衡定义
金属导体放到电场中,导体内的自由电子在静电力作用下,将向着与电场相反的方向定向移动。在导体的两个侧面上将出现正负电荷,直到导体内部各点的电场强度E=0,导体内的自由电子不再发生定向移动,这时导体达到静电平衡
静电平衡特点
导体内部电场强度处处为零，电荷只分布在导体表面。
静电平衡与电荷分布
静电平衡状态下，导体内部电荷总量保持不变。在导体外表面，越尖锐的位置电荷的密度（单位面积的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷
静电平衡概念解析



03
导体是等势体
静电平衡状态下，导体内部各点电势相等，整个导体是一个等势体。
01
导体内部合场强为零
导体内部各点电场强度矢量和为零，即不存在净电荷。
02
电荷只分布在导体表面
在静电平衡状态下，导体内部的电荷会移动到表面，直到内部电场强度为零。
达到静电平衡条件分析
03
尖端放电
尖端放电是由于导体尖端的电荷密度较大，导致电场强度增强，当电场强度超过一定阈值时，空气分子被电离，形成导电通道，电荷通过该通道迅速释放。
尖端放电是一种自持放电，即一旦放电开始，就会持续进行，直到电荷被完全释放或电场强度降低到不足以维持放电为止。
尖端放电原理简述
尖端形状
尖端的曲率半径越小，电荷密度越大，越容易发生放电。
电压大小
电压越高，电场强度越大，越容易发生放电。
环境条件
如气体种类、气压、温度等都会影响空气的击穿电压和电离程度，从而影响尖端放电的发生。
影响尖端放电因素探讨
尖端放电应用
接近
带电雷雨云
避雷针
静电感应
金属棒出现与云层相反电荷
尖端放电
向大气放电中和空气中电荷
04
静电屏蔽
静电屏蔽是指利用导电或导磁材料制成的盒状或壳状结构，将需要保护的物体包围起来，从而切断内外静电场的相互联系，达到保护物体的目的。
静电屏蔽定义
静电屏蔽的原理是基于电荷在导体表面的分布特性和电场线的终止特性。当导体处于外部电场中时，导体内的自由电子会受到电场力的作用而发生移动，直到导体内部形成一个与外部电场相反的电场，使得导体内部的总电场为零。此时，导体内部就形成了一个等电势体，外部电场对导体内部的影响被消除。
静电屏蔽原理
静电屏蔽
把验电器靠近带电体,箔片会张开,但如果把验电器置于金属网罩内,再靠近带电体,箔片不再张开,说明网罩内不受外电场的影响。
①导体外部的电场影响不到导体内部
如果一封闭的导体球壳内部空间有一点电荷+q。球的壳內壳外分别带什么样的电？电场强度方向如何？
把导体球壳接地后, 壳内壳外带什么电？电场强度方向如何？
②接地导体的内部电场影响不到导体外部
静电屏蔽的两种情况
电子设备防护
在电子设备中，静电屏蔽被广泛应用于保护重要元件不受外部电场干扰。例如，在电路板设计中，重要元件通常会被放置在金属屏蔽罩内，以防止外部电场对元件造成干扰或损坏。
电磁兼容性设计
在电磁兼容性设计中，静电屏蔽是一种重要的技术手段。通过合理设计设备的金属外壳和内部布局，可以有效防止设备内部产生的电磁场对外部环境造成干扰，同时提高设备抵抗外部电磁干扰的能力。
生物医学应用
在生物医学领域，静电屏蔽也被应用于一些特殊场景。例如，在心电图检测中，为了减少外部环境对心电图信号的干扰，可以将检测仪器放置在金属屏蔽室内进行检测。此外，在神经科学研究中，静电屏蔽也被用于保护实验动物不受外部电场干扰，以确保实验结果的准确性。
实际应用场景举例与讨论
05
静电吸附
02
01
04
03
静电感应现象
静电吸引力
静电吸附的特点
影响因素
静电吸附原理简介
当一个不带电的物体靠近一个带电物体时，不带电物体内部会发生电荷分布的变化，即电荷的重新排列，靠近带电物体的一端会感应出与带电物体相反的电性。
由于感应出的相反电性，带电物体与不带电物体之间会产生静电吸引力，使得不带电物体被吸引并贴附于带电物体上。
静电吸附具有吸附力强、选择性好、无需额外能源等优点，因此在许多领域具有广泛的应用前景。
静电吸附的效果受到多种因素的影响，如带电物体的电荷量、不带电物体的材质和形状、环境湿度等。
原理：带电粒子在电场中受到静电力作用向着电极运动，最后被吸附在电极上。
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应用1：静电除尘
应用2：静电喷漆
接负高压的涂料雾化器
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工件
用接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力的作用下，油漆微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，这就是静电喷漆。
应用3：静电复印
利用有机光导体的光敏特性，让电荷排列组合成相应的文字图样，利用静电吸附吸上墨粉，再将墨粉图样转印到纸上。
THANKS
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