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4.静电的防止与利用
第九章 静电场及其应用
问题
自然界到处都有静电。生产中的搅拌、挤压、切割等活动，生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。
在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？
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E0
一、静电平衡
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1、导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动.
2、导体两端出现感应电荷，感应电荷在导体中中产生反方向的附加场.
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E′
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3、感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止 .
E′=0
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4、静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态，就叫静电平衡状态.
思考：导体处于静电平衡状态时，其表面场强能否如图所示？
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E
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结论：导体处于静电平衡状态时，其表面任一点场方向跟该点表面垂直。
1. 静电平衡
发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E′和原电场E在导体内叠加为零，即E′=E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。
2.处于静电平衡状态导体的特点：
（1）导体内部的场强处处为零
（2）导体外部电场线与导体表面垂直
尖端放电的原理是什么？
二、尖端放电
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2.尖端放电：中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子在强电场作用下加速，撞击空气中的分子，使它们进一步电离，产生更多的带电粒子，与导体尖端的电荷异号粒子，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。这个现象叫尖端放电。
1. 电离：导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，使空气中残留带电粒子剧烈运动，并与空气碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。
避雷针是以前的叫法,在国标GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》中,已经放弃了这一称呼而代之以‘接闪杆’。当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的，避雷针就可以把云层上的电荷导入大地。
避雷针
尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应该尽量光滑．夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称电晕.这是由于输电线附近的离子与空气里的分子碰撞时会使分子处于激发态，从而产生辐射形成电晕，这是一种微弱的尖端放电．
燃气灶电子点火器和火花塞的电极做成针尖形状，利于放电形成电火花。
思考：静电平衡时，导体内部没有电荷，如果放入静电场的是空腔导体，空腔导体内部有没有电荷？
法拉第圆筒实验：
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用两个带有绝缘手柄的金属小球分别接触带有电荷的金属圆筒的内壁和外壁.观察小球能不能使验电器箔片张开。
三、静电屏蔽
法拉第圆筒实验
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静电平衡时，导体壳壁W内的电场为零，内表面又没有电荷，即电场线只能在空腔C之外，不会进入空腔之内。所以导体壳内空腔里的电场也处处为零。也就是无论导体外部电场是什么样的，导体内部都不会有电场。
演示：静电屏蔽
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静电屏蔽：把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，由于壳内电场强度保持为零，外电场对壳内的仪器也不会产生影响。金属壳的这种作用叫做静电屏蔽．
静电屏蔽现象
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静电屏蔽的应用
高压线屏蔽
超高压带电作业的工人，穿戴的工作服要用包含金属丝的织物制成
四、静电吸附
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开始时，空气中的自由离子少，电压升高到一定数值后，放电极附近的离子获得了较高的能量和速度，它们撞击空气中的中性原子时，中性原子会分解成正、负离子，产生大量电子和离子，在电场力的作用下向两极移动，在移动过程中碰到气流中的粉尘颗粒使其荷电，荷电颗粒在电场力作用下向自身电荷相反的极板做运动，沉积在电极上.
1.静电除尘
2.静电喷涂
3.静电复印
4.静电植绒
5.静电分选
本节主要学了以下几个问题：
1．静电平衡
学习了静电平衡、静电平衡状态的概念，知道静电平衡的条件是导体内部的场强处处为零。学习了静电平衡导体的特点。
2．尖端放电 了解了尖端放电现象及其应用。
3．静电屏蔽 了解了静电屏蔽现象及其应用。
4．静电吸附 了解了静电吸附现象及其应用。
小结

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