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第4节 静电的防止与利用
自然界到处都有静电。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？
静电有其有利的一面，也有有害的一面。为做好静电的防止和利用，我们需要先学习静电平衡。
新课导入
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,感应电荷在导体中产生反方向电场强度Eˊ。
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E0
E'
E'
E'
静电平衡
01
E0
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E'
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3.感应电荷的电场增到与外电场相等时E'
=E0，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止。
E0
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E=0
4.静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,叫静电平衡状态。
静电平衡
01
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。
静电平衡的特点
02
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？
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（点击播放）
实验演示2：不规则带电体（点击播放）
导体上电荷的分布
均匀球形导体
枕形导体
静电平衡时导体上的电荷分布
导体上电荷的分布
原来，导体上越尖锐的地方电荷的密度越大，周围的场强也越大。这种特点可以加以应用吗？
▲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。
尖端放电的原理
01
▲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。
尖端放电的原理
01
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
尖端放电现象
02
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导体尖端电荷密度大
尖端周围电场强
空气中残留带电粒子剧烈运动
分子中正负电荷分开
正负电荷奔向异种电荷
相当于尖端失去电荷
尖端放电
应用1：避雷针
生活应用
03
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
03
应用 3：汽车接地放电
生活应用
03
　如图所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正电荷形成的电场中，导体处于静电平衡时，下列说法正确的是
A.A、B两点电场强度相等，且都不为零
B.A、B两点的电场强度不相等
C.感应电荷产生的附加电场的电场强度大小EA>EB
D.当开关S闭合后，A、B两点的电场强度不为零
例1
√
　矩形金属导体处于正点电荷Q产生的电场中，静电平衡时感应电荷产生的电场在导体内的电场线分布情况正确的是
针对训练
√
导体处于静电平衡状态时，导体内部电场强度处处为0，感应电荷在导体内部某处产生的电场与场源电荷Q在此处产生的电场强度大小相等，方向相反，故A正确，B、C、D错误。
　一个带绝缘底座的空心金属球A带有4×10－8 C的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球B带有2×10－8 C的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图所示，则A、B所带电荷量分别为
A.QA＝1×10－8 C　QB＝1×10－8 C
B.QA＝2×10－8 C　QB＝0
C.QA＝0　QB＝2×10－8 C
D.QA＝4×10－8 C　QB＝－2×10－8 C
例2
√
　(2021·浙江6月选考)如图所示，在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，高塔的功能最有可能是
A.探测发射台周围风力的大小
B.发射与航天器联系的电磁波
C.预防雷电击中待发射的火箭
D.测量火箭发射过程的速度和加速度
例3
√
在火箭发射塔周围有钢铁制成的四座高塔，其功能是预防雷电击中发射的火箭，故选C。
问题与思考
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？
罩上金属网罩
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。
静电屏蔽
01
静电屏蔽的演示
02
电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层金属等。
静电屏蔽的应用
03
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
03
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
内屏蔽与外屏蔽
04
　下列关于静电屏蔽实验的说法正确
的是
A.甲图中验电器的金属箔张开
B.乙图中验电器的金属箔不会张开
C.丙图中验电器的金属箔不会张开
D.甲、乙、丙三图中验电器的金属箔都张开
例4
√
思考与讨论
静电虽然有危害，但也可以利用。你知道的应用有哪些呢？
静电除尘
01
静电除尘的原理：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。
静电除尘
01
▲A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，B附近的电场更强，B附近的空气分子更容易被电离；
▲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。
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。
静电喷漆
02
▲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。
静电复印
03
　(2022·宁波市高一期末)如图为静电除尘器除尘原理的示意图。尘埃在电场中通过某种机制带电，在静电力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的，下列表述正确的是
A.到达集尘极的尘埃可能带正电，也可能带负电
B.电场方向由集尘极指向放电极
C.到达集尘极的带电尘埃所受静电力的方向与电
场方向相同
D.带电尘埃在电场中匀加速运动
例5
√

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