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9.4 静电的防止与利用
第九章 静电场及其应用
知识回顾
静电感应
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A
B
C
把金属导体放在外部电场中，导体内自由电荷重新分布的现象。
1、导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动.
思考：不受外界影响时，导体中大量的自由电子做无规则的运动。若将导体放入电场强度为E0的电场中，自由电子怎样运动？
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E′.
3、当E′=E时，导体内合场强为零,自由电子不再发生定向移动，这时我们说，导体达到静电平衡。
2．处于静电平衡状态下的导体特点：
(1)内部的电场处处为0.
(2)导体中没有自由电荷定向移动
(3)导体外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直
(4)导体内无净电荷，电荷分布在导体的外表面
一、静电平衡
1.静电平衡状态的定义：
放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态。
3、静电平衡时导体上电荷的分布特点：
结论1：导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。
结论2：在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大。
实验演示1：法拉第圆筒
实验演示2：不规则带电体
一、静电平衡
3、静电平衡时导体上电荷的分布特点：
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，周围的场强也越大;凹陷的位置几乎没有电荷。
1、电离
导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。
2、尖端放电
那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。
3、应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
二、尖端放电
避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
一个或几个尖锐的金属棒,安装在建筑物的顶端,用粗导线与埋在地下的金属板连接,保持与大地的良好接触。
针尖形状
尖端放电应用：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，伴随嘶嘶声，这种现象俗称电晕，这是一种微弱的放电现象。
尖端放电的防止：一般高压设备中导体的表面应该尽量光滑，
减少电能的损失
新课讲授
法拉第笼实验
二、尖端放电
1. 定义：导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。
三、静电屏蔽
2.实质：静电屏蔽实质是利用静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，即所谓屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。
空腔导体净电荷分布特点：
只分布在外表面，内表面不带电，空腔内电场强度为0。
3.静电屏蔽的两种情况：
（1）导体外部的电场影响不到导体内部（外屏蔽）
导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响。
(2)接地导体的内部电场影响不到导体外部（内屏蔽）
当把导体壳接地后，+q 在壳内的电场对壳外空间就没有影响了,即空腔接地后，内部电场对外部没有影响。（这种外界对壳内无法影响，内部带电体对外界的影响也随之而消除，所以这种屏蔽叫做全屏蔽。）
静电屏蔽的应用
（1）电学仪器和电子设备外面的金属罩，通讯电缆外面所包的一层金属皮，可以防止外电场的干扰；
（2）电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。
（3）三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。
静电屏蔽的特技表演
设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来，这就是静电除尘。
静电除尘原理
（1）静电除尘
四、静电吸附
静电吸附: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。
（2）静电喷漆
接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力作用下，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。
新课讲授
（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。
静电平衡
尖端放电
静电屏蔽
静电吸附
应用
知识基础
小 结

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