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4. 静电的防止与利用
第九章 静电场及其应用
视频《法拉第笼》
交流讨论
如图所示，把一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由
电子将发生定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷。
思考下列问题：
① 自由电子定向移动的原因是什么？
② 自由电子定向移动的方向如何？
③ 自由电子能否一直定向移动？为什么？
交流讨论
如图所示，把一个不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由
电子将发生定向移动，从而使导体两端出现等量异种电荷。
自由电子受外加电场的静电力作用
而发生定向移动，移动方向与外加
电场的电场强度方向相反。
导体两侧出现的感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍
自由电子定向移动。当这两个电场的电场强度大小相等时，
自由电子不再发生定向移动。
净电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷。
导体中没有电荷定向移动的状态叫静电平衡状态。此时，净电荷
在导体上如何分布？内部是否还有净电荷？
金属笼中的人在做电击实验，
为什么笼内的人能完好无损？
净电荷只分布在导体的外表面，
导体内部没有净电荷，笼子内
部电场强度处处为0。
梳理深化
理解静电平衡状态
把不带电的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，在导体两侧上将感应出
正、负电荷。
梳理深化
理解静电平衡状态
导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生
与电场强度E0方向相反的电场，其电场强度
为 E′。
这两个电场叠加，使导体内部的电场减弱。
在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断
定向运动。
梳理深化
理解静电平衡状态
直到导体内部各点的电场强度E＝0为止，导
体内的自由电子不再发生定向移动，导体达
到静电平衡状态。
E′
E0
处于静电平衡状态的导体内部存在两个电场：
外部电场（电场强度 E0）
感应电荷在导体内产生的电场（电场强度 E′）
在导体内部各位置，E′ 与 E0 方向相反、大小
相等，导体内各位置合电场的电场强度为零，
自由电荷所受合静电力为零。
静电平衡的实质
处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为 0，
没有电场线分布。
净电荷只分布在导体的外表面上。
（拓展）处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，外表面是个等势面，表面上的电场强度方向与该点的表面垂直。
静电平衡的特点
巩固提升
例1．如图所示，接地金属球 A 的半径为 R ，球外点电荷的电荷量
为 Q，到球心的距离为 r。则该金属球上的感应电荷在球心 O 处产
生的电场强度等于（　　）
D
A．　　　　　　　B．
C．0　　　　　　 D．
AD
练习1．（多选） 如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体
放在正电荷形成的电场中。导体处于静电平衡时，下列说法正确
的是（　　　）
A．A、B 两点的电场强度都为零
B．A、B 两点的电场强度不相等
C．感应电荷产生的电场在两点的电场强度 EA＜EB
D．当开关 S 闭合时，电子从大地沿导线向导体移动
交流讨论
静电平衡时导体带的电荷如何分布？
阅读课本，回答问题：
静电平衡时，导体内部没有净电荷，净电荷只分布
在导体的外表面。
处于静电平衡状态的导体，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。
交流讨论
避雷针为什么能防止雷击？
阅读课本，回答问题：
尖端放电
静电感应
带电雨云接近建筑
金属棒出
现相反的
电荷
感应电荷不断
向大气释放，
中和了空气中
的电荷
静电平衡时导体上电荷的分布的特点：
静电平衡时，导体内部没有净电荷，净电荷只分布在
导体的外表面。
处于静电平衡状态的导体，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，周围
的电场强度越大。
梳理深化
空气的电离
空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈运动，把空气中的气体分子撞散，即使空气分子中的正负电荷分离。
那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而
奔向尖端，与尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。
尖端放电
避雷针（与大地相连的尖锐的金属棒）
是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
尖端放电的应用：
例2．（多选）避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是（　　　）
A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地
B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷
C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地
D．以上说法都不对
AB
巩固提升
练习2．每到夏季，我省各地纷纷进入雨季，雷雨等强对流天气
频繁发生。当我们遇到雷雨天气时，一定要注意避防雷电。
下列说法中正确的是（　　）
① 不宜使用无防雷措施或防雷措施不足的电器及水龙头；
② 不要接触天线、金属门窗、建筑物外墙，远离带电设备；
③ 固定电话和手提电话均可正常使用；
④ 在旷野，应远离树木和电线杆。
A．①②③　　B．①②④　　C．①③④　　D．②③④
B
N
M
Q
交流讨论
如图所示，一个不带电的导体球 N，置于空腔导体球 M 附近，
现将另一个带电荷量为 Q 的金属球放于空腔导体 M 内。
＋
－
－
－
－
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－
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－
－
－
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
（1）N 上有感应电荷吗？
Q 在 M 的内、外表面感应出等量
异种电荷，M 外部有电场，因此
N 上能感应出感应电荷。
－
+
（2）若将 M 接地，N 上有感应电荷吗？
N
M
Q
交流讨论
如图所示，一个不带电的导体球 N，置于空腔导体球 M 附近，
现将另一个带电荷量为 Q 的金属球放于空腔导体 M 内。
若将 M 接地，则 M 的外表面没有
感应电荷， M 外部没有电场， 因
此 N 上也不会有感应电荷。
＋
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
处于静电平衡状态的导体，其内部电场强
度处处为零，若导体是空心的，则空心部
分的电场强度__________。
处处为零
静电平衡时，导体内表面没有电荷，
导体壳壁内的电场强度为0。
－
+
－
+
－
+
－
+
－
+
－
+
静电屏蔽利用“处于静电平衡状态的
导体内部电场强度处处为零”的规律，
无论外部电场是什么样的，导体内部
都不会有电场。
只有金属导体才能处于静电平衡状态，因此要用金属材料。
静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？
什么材料的物体才适合做静电屏蔽器？
梳理深化
静电屏蔽：
带空腔的导体（或金属网罩）达到静电平衡时，
内部空腔里的电场强度处处为 0 ，封闭在内部
空腔里的仪器不会受到外部电场的影响。
接地的中空导体也可以将内部电荷产生的
电场屏蔽，使其对外部不产生影响。
项目 图示 原理 效果
静电屏蔽的两种模型：
屏蔽
外电场
屏蔽
内电场
处于静电平衡状态的
导体内部电场强度处
处为零
外表面的感应电荷传
给大地，不产生外部
电场
导体内空腔
不受外界影响
导体外部不受
空腔内部电荷影响
（本质：静电感应、静电平衡）
例3．下列实验中，验电器的金属箔片会张开的是（　　）
B
巩固提升
练习3．（多选）如图所示，P 是一个带电体，N 是一个不带电的金属空腔，在下列选项中，放在绝缘板上的小纸屑（图中 S）不会被吸引的是（　　　）
AD
A
B
C
D
演示实验：在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有
线圈，直导线一端和线圈一端分别跟感应圈的两放电柱相连。
交流讨论
感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过
玻璃管冒出。
感应圈接通电源，玻璃管中的导线和管外
线圈间就会加上高电压，观察现象，思考
原因。
直导线和线圈间
形成强电场
空气电离，产生的电荷
碰到烟尘颗粒使其带电
带电的烟尘颗粒在强电场中受静电力作用而
向着电极运动，最终被吸附在管壁上
不再有烟从玻璃管中冒出来了，
管壁吸附了一层烟尘。
原理：
现象：
视频《静电除尘》
静电有哪些应用？
这些静电应用的原理是什么？
视频《静电吸附的应用》
观看视频，讨论回答：
静电喷漆、静电复印、静电除尘
在电场中，带电粒子受到静电力的
作用，向着电极运动，最后会被吸
附在电极上。
梳理深化
静电吸附的应用的原理：
在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后
会被吸附在电极上。
静电吸附的应用：
静电喷漆
静电除尘
静电复印
例4．由于老年人的皮肤相对年轻人干燥，以及老年人心血管系统的老化、
抗干扰能力减弱等因素，老年人更容易受静电的影响。对于心血管系统存
在病变的老年人，静电会使病情加重。过高的静电还常常使人焦躁不安、
头痛、胸闷、呼吸困难、咳嗽，我们平时生活中就应当采取措施，有效防
止静电，下列措施可行的是（　　）
① 室内要勤拖地、勤洒些水；② 要勤洗澡、勤换衣服；③ 选择柔软、光
滑的化纤类衣物；④ 尽量避免使用化纤地毯和以塑料为表面材料的家具。
A．①②③　　B．①③④　　C．①②④　　D．②③④
C
巩固提升
1
2
3
4
静电屏蔽
屏蔽内电场、屏蔽外电场
静电吸附
静电除尘、静电喷漆、静电复印
静电平衡
定义、实质、特点
尖端放电
尖端放电现象
应用：避雷针
手机的金属边框往往不是连续的，
而是存在塑料部分，主要原因是
什么？
为什么传输电话、电视信号的电缆外层还包覆着一层导体？
铜芯导线
铜丝编织
防止静电屏蔽。
利用静电屏蔽。

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