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第四节 静电的防止与利用
人教高中物理必修三 第九章
目录
contents
01
静电平衡
02
导体上电荷的分布
03
尖端放电
04
静电屏蔽
05
静电吸附
思考与讨论
思考：雷雨天气待在车里是否安全？
自由电子
金属导体微观结构示意图
把该金属导体放入一个电场中会发生什么？
01静电平衡
A
B
D
C
E0
01静电平衡
E0
E'
E合
A
B
D
C
E0
E合=0
A
B
D
C
E0
E'
Q
当E ‘=E0时，自由电子停止定向移动.
01静电平衡
导体内（包括表面）的自由电子不再发生定向移动.
静电平衡状态
导体内部合场强E合=0.
A
B
D
C
E0
E合=0
01静电平衡
静电平衡的特点：
2.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。
3.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.金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。
那么，处于静电平衡状态下的导体中的电荷又是怎样分布的呢？
A
B
D
C
E0
E合=0
01静电平衡
静电平衡时导体上电荷的分布特点：
特点1：导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。
A
B
D
C
E0
E合=0
那么，处于静电平衡状态下的导体表面的电荷又是怎样分布的呢？
02导体上的电荷分布
均匀球形导体
不规则导体
02导体上的电荷分布
特点2：在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大凹陷的位置几乎没有电荷。
当导体非常尖锐且带电会发生什么？
02导体上的电荷分布
03尖端放电
▲导体周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动
▲带电粒子与气体分子碰撞使气体分子中的正负电荷分离
强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离。
03尖端放电
原理
▲新产生的带电粒子在强电场的作用下使空气进一步电离
▲电离产生的带电粒子在电场的作用下，向着与自己电荷符号相反的一端运动
导体尖端的电荷密度很大，因此，使空气分子电离的现象更容易发生在导体的尖端。
03尖端放电
原理
导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。
燃气灶的点火器
03尖端放电
生活中许多建筑物顶端都安装了避雷针，能够有效地防止雷击的危害。它的原理是什么呢？
03尖端放电
避雷针原理
粗导线
深埋地下
构造：
03尖端放电
避雷针原理
03尖端放电
避雷针原理
电荷主要聚集在尖端。
电荷从导线导入大地，
建筑物几乎无电流通过。
吸引空气中的电荷，使建筑物避免雷击。
工作原理：
03尖端放电
避雷针原理
一代武王李元霸
03尖端放电
避雷针原理
一代武王李元霸
03尖端放电
避雷针原理
武当山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿，全部为铜铸鎏金。
雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新炼洗过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。
科学漫步
科学漫步
1.避免：尖端放电会使高压设备上电能损失，故高压设备导体的表面都是非常光滑。
2.现象：夜间高压线周围出现的绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电现象。
应用2：高压设备
生活应用
04静电屏蔽
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。如果放入静电场的是一个空腔导体，电荷分布又有什么特点呢？
04静电屏蔽
问题与思考：
探究带电空腔导体内、外表面电荷分布情况
结论；电荷只分布在空腔的外表面，内表面没有电荷
04静电屏蔽
静电屏蔽
静电平衡时，导体空腔处的场强也是0
04静电屏蔽
由于静电感应，静电平衡后，导体壳腔内的场强处处为零，使得放在腔内的物体不会受到外界电场的影响，导体壳的这种作用叫静电屏蔽。
静电屏蔽
04静电屏蔽
空腔导体
为什么雷雨天在车里安全？
静电屏蔽
04静电屏蔽
电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层金属等。
04静电屏蔽
生活中的应用
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。
04静电屏蔽
生活中的应用
内屏蔽
外屏蔽
接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响
04静电屏蔽
内屏蔽与外屏蔽
静电虽然有危害，但也可以利用。你知道的应用有哪些呢？
思考与讨论：
05静电吸附
静电除尘
▲B附近的空气中气体分子被电离
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小油滴
小油滴
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小油滴
小油滴
▲电子在向着正极A运动的过程中，遇到油烟中的小油滴，会使油滴带负电
05静电吸附
静电除尘
静电吸附的原理：带电粒子在电场中受到静电力作用向着电极运动，最后被吸附在电极上。
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05静电吸附
静电除尘
接负高压的涂料雾化器
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工件
▲接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力的作用下，油漆微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，这就是静电喷漆。
05静电吸附
静电喷漆
课堂小结
【练习】如图所示，将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与C的内壁接触)，在C附近另外有一个悬挂在细线上的带负电的小球B，则（　　）
A．A，B两球均不偏离竖直方向
B．A球不偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向
C．A球向左偏离竖直方向，B球不偏离竖直方向
D．A球向左偏离竖直方向，B球向右偏离竖直方向
【正确答案】B
课堂练习
谢谢大家观看

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