资源简介

7-8 静电技术的应用
一、教学目标
了解静电技术的应用和静电危害的防止。
二、教学重点难点
重点：静电技术的应用和静电危害的防止。
难点：各种静电设备的结构、原理。
三、教学器材
计算机、投影仪。
四、教学建议
教法建议
讲授法、讨论法、启发法、实践法。
教学设计方案
（一）引入新课
静电技术是一种自然现象，随着科学技术的进步和现代化技术的提高，对静电技术的研究和应用得到普遍的提高。
（二）引出课程内容
1．静电技术的应用
静电技术的应用，主要是控制带电物体(粒子)的运动。如静电除尘，设法使空气中的尘埃带电，在电场力作用下尘埃被吸引到达电极而被收集；静电喷涂包括静电喷漆、静电植绒、静电喷洒、油墨喷射印刷等也是利用静电的实例；根据不同粒子在静电场中表现的行为不同，可以把它们分开，这是静电分离，可用来选种、选矿等；在能量转化方面，可以用静电场作为媒介来实现机械能与电能间的相互转化。在生物学中，通过高压电离使空气产生离子的作用，可使农作物产量提高5%～20%；能延长水果、蔬菜的保鲜存放时间；能改善人类和动物的心理行为，并增强免疫力。随着科学技术的发展，静电技术将有更广泛的应用。
⑴静电复印机
静电复印技术是1935年发明的，1948年制成世界上制成第一台静电复印机，复印机是一种现代化的办公设备，体积小，操作简单使用方便，其工作状态的指示图如图1所示。
当用户将复印的文件A放在水平透明窗B上。文件被曝光灯C照明，其反射光经旋转反射镜D、凸透镜E及固定反射镜F，联合把文件造成实像于一个大圆筒G上。这实像可以与文件一样大，也可以放大或缩小。圆筒G由铝制成，其表面布满一层硒。硒是一种半导体材料。圆筒的表面于曝光之前，在复印机内的黑暗位置(1)预先充电，使整个表面均匀带了正电荷。
当圆筒转动到位置(2)时，就受到文件实像的照射而曝光。硒有这样的特性，在黑暗中电阻很大，相当于绝缘体。而当它受光照射时，其电阻就减小，变成良导体。于是，凡曝光的面积上，所充的电就沿着铝质圆筒及接地线而接地。因此，圆筒上对应文件白色的地方就不带电，而文件上黑色的地方由于没有光照射到硒上，就仍然保留着正电荷。
当圆筒转到位置(3)时，圆筒带正电的面积上(也就是对应文件黑色的面积上)就吸引从位置(3)的施粉器所放出带负电的墨粉。圆筒继续转动到位置(4)时，就有一元件把送来的复印纸充上比圆筒更强的正电荷，而把圆筒上的墨粉夺取过来吸到纸上。
圆筒最后转到位置(5)时，就有一元件把圆筒上表面全部电荷放电，也就是清除旧影像以便复印另一文件。复印纸从圆筒吸附墨粉之后，再送到红外线灯H照射，把墨粉加热熔合牢粘在纸上，最后从出口送出来。
图1 静电复印机工作状态指示图
（2）静电除尘器
静电除尘器有许多类型，图2所示是工业除尘器的示意图。
金属圆筒内又一根很细的金属棒A，外壳B和金属棒分别与高压电源两极相连，其间电压可达几万伏，产生很强的电场。当含尘气体由进气口进入电场后，在A、B间被电离，形成正、负离子和电子，它们在强电场力的作用下做定向移动，不断与尘埃发生碰撞并使尘埃电离或带上负电，而向带正电的筒壁运动，形成灰尘粘附其上。灰尘通过振动或用水冲洗而脱落，从出口处落入收集灰尘的容器内，净化的气体从上面的排气口排出。
图3 铁路油罐车装油时铁路跨线地线
图2 静电除尘器示意图
2．静电危害的防止
静电现象既有应用价值，同时它在许多方面造成危害。静电放电会产生电磁波，干扰电子仪器的工作，使电子仪器发出信号不清晰而出现差错；使自动控制中的继电器、电子开关等设备出现失误。静电放电还会造成化学纤维生产质量下降等等。目前静电危害的防止已经引起人们的充分重视。
防止静电危害的办法可从两方面考虑。第一是控制静电，使之不产生或少产生。对易产生静电的机械零件尽可能采用导电材料；必须采用高绝缘电阻材料(橡胶、塑料等)的零件时，也要在材料的配方中加入抗静电剂，制成导电的橡胶、塑料、纤维等；也可给材料穿上“导电衣”，涂上一层金属粉末或导电漆。第二是消除已产生的静电。产生静电后要防止其聚集，及时使其逸散，如采用导线接地，把聚集的电荷放走。如图3所示，铁路油罐车装油时用铁轨跨线地线就是起这样的作用。图4所示的静电消除器也可以消除集聚的静电荷。
图4 静电消除器
（三）小结
1．静电技术的应用及静电危害的防止
2．静电复印机、静电除尘器、静电消除器的结构及原理。
（四）作业布置
建议学生去科技馆感受静电使人体头发耸立的感觉，并用学过的知识解释其原因。
（五）教学说明
静电技术应用广泛而深远，可引导学生通过上网或图书馆查询相关资料，进一步弄清产生静电的原因及静电的利与弊。

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