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第九章 静电场及其应用
第四节 静电的防止与利用
高二年级物理备课组
情景思考
思考：
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？
情景思考
问题：带电鸟笼里的鸟为什么安然无恙?
金属导体的微观结构
电子
原子核
金属导体内部的外层电子与带正电的原子核间的相互作用比较弱，故容易脱离且在金属内部游离，称为自由电子，金属导体的整体就是由大量的在平衡位置附近做无规则热振动的正离子和无规则热振动的自由电子组成。
问题一：那么，若把金属导体放入电场中，又将会出现什么现象呢？
一、静电平衡
一、静电平衡
【探究一：静电平衡状态下导体的电场】
思考与讨论：把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为 E0 的电场中，导体上会出现怎样的现象？
E0
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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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E0
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一、静电平衡
E′
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E0
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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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E0
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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.
一、静电平衡
【探究结论】静电平衡状态：
导体中无电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。
条件：导体内部各点的合场强为零
一、静电平衡
1. 静电平衡状态：
发生静电感应的导体，导体中（包括导体表面）自由电子不再发生
定向移动时的状态。
①处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
②表面处的电场强度不为零，表面处的电场强方向跟导体表面垂直。
2. 静电平衡状态下导体的特点
一、静电平衡
思考与讨论：处于静电平衡状态下的导体，表面处的电场强方向为什么跟导体表面垂直?
若场强方向跟该点的表面若不垂直，则沿该点的表面就有一场强分量，电荷在这一场强分量作用下就会发生运动，就不会处于静电平衡状态了。
一、静电平衡
二、尖端放电
尖端放电的原理是什么？
（1）空气的电离：强电场使空气中残留带电粒子剧烈运动，撞击空气分子，使得空气分子中的正负电荷分离，这个现象叫作空气的电离。
（2）尖端放电：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，相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。
二、尖端放电
（3）应用与防止
①应用：避雷针。
②防止：高压设备中导体的表面应该尽量光滑，避免尖端放电导致高压设备上电能的损失。
二、尖端放电
三、静电屏蔽
导体达到静电平衡时，内部场强处处为0，若是带空腔的导体，导体壳内空腔里的电场强度也处处为0，无论导体外部电场是什么样的，导体内部都不会有电场，金属壳的这种作用叫做静电屏蔽。
1定义
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。
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。
三、静电屏蔽
(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。）
????
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三、静电屏蔽
思考与讨论：雷电交加时在铁皮屋和木屋中,哪个更安全?，为什么油罐车要拖一根铁链？
三、静电屏蔽
电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。
4、静电屏蔽的应用
三、静电屏蔽
超高压带电作业的工人穿戴的工作服，是用包含金属丝的织物制成的。
静电屏蔽的应用
三、静电屏蔽
（1）静电除尘
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。
四、静电吸附
（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。
四、静电吸附
1（多选）关于静电平衡，下列说法中正确的是( )
A．当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势
一定相等
B．当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向
一定与导体的外表面垂直
C．绝缘体也有静电平衡状态
D．达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面
ABD
课后练习
2、如图所示,在一电场强度为E的匀强电场中放一金属空心导体，图中a、b分别为金属导体内部与空腔中的点，则(　　)
A．a、b两点的电场强度都为零
B．a点电场强度为零，b点不为零
C．a点电场强度不为零，b点为零
D．a、b两点电场强度均不为零
A
【解题关键】把握静电平衡状态的特点：导体内部场强处处为零。
课后练习
3.把一个带正电的小球 A，放入带绝缘支架的不带电的空心球壳 B 内，但不与 B 的内壁接触，如图所示。达到静电平衡后，下列说法中正确的是（ ）
A. 球壳 B 内空腔处场强为零
B. 球壳 B 外部空间的场强为零
C. 球壳 B 内表面上无感应电荷
D. 若将球壳 B 接地，则球壳带负电
+
B
A
D
课后练习
致谢
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高二物理备课组

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