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9. 4 静电的防止与利用
第九章 静电场及其应用
学习目标及任务
1.了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡状态的导体内部的电场特点。
2.了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点，了解尖端放电现象及其应用与防止。
3.了解静电屏蔽的原理和应用，了解静电的危害。
4.了解静电吸附的原理及其在生产技术上的应用。
静电平衡
尖端放电
静电屏蔽
静电吸附
1
2
3
4
生活中的静电现象
干燥冬天，用手接触金属时会有触电的针刺感
静电火花引起汽油爆炸
雷电是自然界一种剧烈的放电现象
问题：这些放电现象有什么共同特点吗？
问题：这些放电现象有什么共同特点吗？
人体、雷雨云是带电体，金属把手、大地都是导体
静电感应现象
抽象
静电感应现象
一、静电平衡
问题：把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，自由电子会怎样移动呢？
电场作用下，自由电子发生定向移动。
电子在AB端集聚，CD端正电荷“暴露”出来。
AB端感应出负电荷、CD端感应出正电荷。
问题：导体内自由电子的定向移动会一直进行下去吗？两端的感应电荷会无限制增加吗？
E`
感应在导体内部产生一个感应电场E'。
感应电场E'与外电场E0叠加抵消，直到导体内部各点的电场强度E=0
导体内自由电子不再发生定向移动，达到静电平衡状态。
一、静电平衡
1、静电平衡状态：导体内自由电子不再发生定向移动的状态，称之为静电平衡状态。
2、静电平衡状态下导体的特点：
①内部电场强度处处为0。
②电荷只分布在导体的外表面。
问题：感应起电时，导体达到静电平衡状态，此时电荷分布在导体外表面，不发生定向移动，怎么会产生放电现象呢？
实验观察：感应起电机的放电现象
二、尖端放电
实验观察：感应起电机的放电现象
刚开始摇动手柄时，两个小球间没有放电火花。
继续摇动手柄到一定程度时，两个小球间有放电火花产生。
当金属小球电荷积累到一定程度时，才会发生放电现象。
二、尖端放电
问题：小球外表面电荷积累越多，电荷密度越大，则小球外部的电场强度越大。这样的一个强电场会造成什么结果呢？
导体周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动
●
电离产生的带电粒子在电场的作用下，向着与自己电荷符号相反的一端运动
问题：小球外表面电荷积累越多，电荷密度越大，则小球外部的电场强度越大。这样的一个强电场会造成什么结果呢？
二、尖端放电
带电粒子与气体分子碰撞使气体分子中的正负电荷分离
二、尖端放电
实验观察
烛焰被针尖“吹开”
二、尖端放电
实验观察
尖端周围
电场很强
空气电离
尖端上的电荷被中和
尖端释放电荷
等效于
烛焰被针尖“吹开”
问题：根据刚才的分析，同学们能够解释这个实验现象了吗？
二、尖端放电
应用：避雷针
- - - - - - -
甲 带点云层靠近建筑物时，建筑物带上异种电荷
乙避雷针的尖端放电，中和了云层中的电荷
应用：避免静电火花的危害
油罐车的接地铁链
加油站的静电释放器
三、静电屏蔽
问题与思考：超高压线周围电场很强，人体是导体，靠近高压线易被电击，什么保护了他们？
超高压带电作业的工人在高压线上检修
金属丝制成的衣服
三、静电屏蔽
实验观察
三、静电屏蔽
实验现象
当用金属网罩把验电器罩起来时，箔片闭合。这是为什么呢？
画出网罩外部的电场线、导体上感应电荷的分布及感应电场的方向。
三、静电屏蔽
理论分析
三、静电屏蔽
处于静电平衡状态的导体，内部空间电场强度处处为0。
可以利用金属壳或金属网封闭某一区域使该区域不再受外在电场的影响。这一现象称为静电屏蔽。
1、静电屏蔽现象：
三、静电屏蔽
2.应用：屏蔽服、屏蔽线、高压线屏蔽
金属丝制成的衣服
屏蔽线
高压屏蔽线
想 一 想
实验观察：玻璃圆筒中先通入白色的油烟，摇动起电机，观察圆筒中油烟情况
电极板
摇动起电机前
摇动起电机后
实验现象
四、静电吸附
四、静电吸附
B附近的空气中气体分子被电离
电子在向着正极A运动的过程中，遇到油烟中的小油滴，会使油滴带负电
带负电的小油滴在静电力的作用下，向着正极A运动，最后被吸附到正极A上
静电吸附的原理：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。
四、静电吸附
应用1：静电除尘
四、静电吸附
应用2：静电喷漆
▲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。
四、静电吸附
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。
【课堂小结】
知识基础
静电平衡
应用
尖端放电
静电屏蔽
静电吸附

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