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第4节 静电的防止与利用的课件
第九章 静电场及其应用
学习目标
1.了解静电平衡的概念。
2.知道处于静电平衡的导体上电荷分布的特点。
3.知道处于静电平衡的导体腔内场强为零。
4.了解尖端放电现象和避雷针的工作原理，了解金属壳的静电屏蔽作用及其应用。
5.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理
自然界中到处都有静电现象。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，都有可能产生静电。在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器 超高压带电作业的工人穿戴的工作服，为什么要用包含金属丝的织物制成
带着这些问题，我们来一起学习“静电的防止与利用”这一节的内容。
新课导入
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。
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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。
新知讲解
一、静电平衡
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。
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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。
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一、静电平衡
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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。
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。
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。
静电平衡的特点
1.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
2.导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。
1.静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
静电平衡时导体上电荷的分布的特点
2.处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度越大（即单位面积电荷量多），周围的场强越大。
二、尖端放电
问题1：静电平衡时，导体内部和外部的电荷分布有什么特点？
静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。并且在导体外表面，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。
问题2：什么叫作空气的电离
在一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离。这个现象叫作空气的电离。
问题3：什么叫作尖端放电
中性的分子电离后变成带负电的自由电子和失去电子而带正电的离子。这些带电粒子在强电场的作用下加速，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。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。这种现象叫作尖端放电。
问题4：避雷针的工作原理是什么
将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，就成为避雷针。当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷。通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免雷击的目的。
问题5：尖端放电有什么危害 应怎样减小危害
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。
三、静电屏蔽
问题1：处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。如果放人静电场中的是一个空腔导体，电荷分布又有什么特点呢
如图所示，静电平衡时，内表面没有电荷，导体壳壁W内的电场强度为0，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强度也处处为0。也就是说，无论导体外部电场是什么样的，导体内部都不会有电场。
问题2：使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开 如果用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器(如图所示)，如果箔片是否张开 这个现象说明了什么
使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片会张开，金属球和箔片之间发生了静电感应。如果用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，箔片不张开，这是因为金属网把验电器屏蔽了，内部电场为0。
问题3:野外高压输电线是怎样利用静电屏蔽的
实现静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽作用。野外高压输电线受到雷击的可能性很大，所以在三条输电线上方还有两条导线，它们与大地相连，形成一个稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，使其免遭雷击。
问题4：静电的危害有哪些
静电的危害可能随时发生。例如，医院手术台上，静电火花有可能引起麻醉剂爆炸；煤矿里，静电火花会引起瓦斯爆炸……因此，静电的危害必须引起人们的警惕。
四、静电吸附
问题1：静电吸附主要有哪些应用？
静电除尘、静电喷漆、静电复印等。
问题2：什么是静电除尘 静电除尘的原理是怎样的
如图所示，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B越近，电场强度越大。B附近的空气中的气体分子更容易被电离，成为正离子和电子。正离子被吸到B上，得到电子，又成为分子。
电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电。粉尘被吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。静电除尘用于粉尘较多的各种场所，除去有害的微粒，或者回收物资，如回收水泥粉尘。
问题3：静电喷漆的工作原理是怎样的
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。
问题4：静电复印工作原理是怎样的
复印机也应用了静电吸附。复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，表面涂覆有机光导体(OPC）。没有光照时，OPC绝缘体，受到光照时变成导体。
复印机复印的工作过程如图所示。
经典例题
小结

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