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(共38张PPT)
第九章 静电场及其应用
第四节 静电的防止与应用
目 录/
1.
学习目标
2.
情景导入
3.
新课讲解
4.
小试牛刀
5.
课堂小结
PART 01
学习目标
学习目标
1.知道静电感应产生的原因，理解什么是静电平衡状态
2.理解导体达到静电平衡时，净电荷只分布在导体表面且内部的电场强度处处为0
3.知道导体达到静电平衡时，导体上的电荷分布特点及尖端放电原理，会解释避雷针的原理
4.知道静电屏蔽及其应用
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
PART 02
情境导入
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
自然界中到处都有静电。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？
PART 03
新课讲解
把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，根据金属的微观结构模型分析一下，其内部的自由电子会怎样移动呢？
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
A
B
C
D
E0
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E0
自由电子发生定向移动
【思考】导体内自由电子的定向移动会一直进行下去吗？导体两端的感应电荷会无限制增加吗？
A
B
C
D
E0
E0
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学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
感应电场和外部电场的电场强度大小相等、方向相反，即导体内部各点的电场强度最终处处为0。
这时，导体内的自由电子便 不再发生定向移动了。
这样的状态称为静电平 衡状态。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
A
B
C
D
E0
E0
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A
B
C
D
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E`
静电平衡的特点
1）内部场强处处为零
2）电荷只分布在导体的外表面上。在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积的电荷量）越大
3）导体表面的电场线与导体表面垂直
4）真个导体是个等势体，导体表面是个等势面。导体内部场强处处为零，导体内任意两点间电势差U=E·d=0
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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场源电荷位于空心球壳外面时，感应电荷只分布在球壳外侧，如图甲所示
场源电荷位于空心球壳内部时，感应电荷在球壳内部与外部都有分布，如图乙所示
【注意】静电平衡时，越是尖锐的位置，电荷的密度越大，周围的电场强度也越大
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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甲
乙
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①导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
②在导体外表面 , 越尖锐的位置,电荷的密度越大，周围的电场强度越大。
内部场强处处为零
尖端放电
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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尖端周围的电场大
导体尖端的电荷密度很大，附近的场强很强
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。
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学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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。这个现象叫尖端放电
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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尖端放电的特点：在导体
的带电荷量及其周围环境相同的情况下，导体尖端越尖，尖端效应越明显
尖端放电的应用：
避雷针
火花塞
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
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，是一种微弱的尖端放电。
（2）防止：
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
　　处于静电平衡状态的导体，不仅金属导体壳壁W内的电场强度处处为0，金属壳或网罩内部空腔C的电场强度也处处为0。这便是静电平衡状态下的空腔导体内部电场强度的特点。
静电屏蔽
金属网罩外部的电场线
最终的电场线
学习目标
情境导入
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小试牛刀
课堂小结
静电屏蔽现象
处于静电平衡状态的导体，内部空间电场强度处处为0
可以利用金属壳或金属网封闭某一区域使该区域不再受外在电场的影响。这一现象称为静电屏蔽
学习目标
情境导入
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小试牛刀
课堂小结
内屏蔽：金属壳可以屏蔽内电场
外屏蔽：金属壳可以屏蔽外电场
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- +
- +
E=0
特点：外部的电场对导体内部没有影响
实质:静电屏蔽的实质是利用静电感应现象，使金属壳内感应电荷产生的电场和外加电场的矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
静电屏蔽的应用
（1）电学仪器和电子设备外面的金属罩，通讯电缆外面所包的一层铅皮，可以防止外电场的干扰；
（2）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，形成一个金属“网”，内场强保持为0，高压外电场不会对内部的工人产生影响。
（3）三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
静电的危害
静电火花有可能引起棉花等易燃物燃烧;
静电火花引起瓦斯爆炸…
因此，静电的危害必须
引起人们的警惕。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
静电吸附
在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最后会被吸附在电极上。这一原理在生产技术上被广泛应用。
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。
静电除尘原理
①静电除尘
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
▲B附近的空气中气体分子被电离
▲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
▲带负电的小油滴在静电力的作用下，向着正极A运动，最后被吸附到正极A上
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小油滴
小油滴
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小油滴
小油滴
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学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
②静电喷漆
接负高压的涂料雾化器
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▲用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。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
③静电复印
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 。没有光照时，OPC 是绝缘体，受到光照时变成导体。静电复印的工作流程如下：
▲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。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
PART 04
小试牛刀
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
1.小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物理知识及其理解，下列说法正确的( )
A.制作这些图标的依据是静电屏蔽原理
B.工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装
C.化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患
D.用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系
C
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：C
解析：A.用塑料梳子梳头时会产生静电，穿衣脱衣也会产生静电。这些图标都是为了减少静电的产生，不是静电屏蔽，故A错误；
B.工作人员工作时间穿绝缘性能良好的化纤服装，会产生静电，存在安全隐患，故B错误；
C.化纤手套与接触物容易摩擦起电，故会产生静电，从而引起油料燃烧的危险，故C正确；
D.用塑料梳子梳头时会产生静电，存在安全隐患，故D错误。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
2.某物理实验中，小明手拿一带负电的金属棒靠近某一导体的左侧，发现放置于导体旁边的蜡烛火焰向右飘动。对此下列说法正确的是( )
A.该实验利用了尖端放电原理
B.该实验利用了静电屏蔽原理
C.导体右侧有正电荷喷出
D.导体右侧没有电荷向导体喷射管移动
A
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：A
解析：一带负电的金属棒靠近某一导体的左侧，由于静电感应，会使导体内的负电荷向右侧聚集，而右侧有尖端，会产生尖端放电的现象，而导致导体旁边的蜡烛火焰向右飘动，该实验利用了尖端放电原理，BCD错误，A正确。
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
3.静电喷涂是一种利用静电作用使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上电荷，并吸附于带正电的被喷涂工件的涂装技术，静电喷涂机的结构如图所示，规定大地的电势为零，下列说法正确的是( )
A.雾化涂料微粒带正电
B.静电喷涂机喷口处的电势大于零
C.雾化涂料向被喷涂工件运动过程中电势能减小
D.若将静电喷涂机向被喷涂工件移动，P点的电场强度减小
C
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：C
解析：A.由图可知静电喷涂机与电源负极相连，且正极接地，故雾化涂料微粒带负电，故A错误；
B.因为电源正极接地，故正极电势为零，负极电势小于零，即静电喷涂机喷口处电势小于零，故B错误；
C.雾化颗粒带负电，工件带正电，在雾化颗粒运动过程中，受到的电场力指向工件，电场力做正功，电势能减小，故C正确；
D.若将静电喷涂机向被喷涂工件移动，P点的电场线会变得更加密集，即P点的电场强度变大，故D错误；
4.静电除尘机原理如图所示，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘目的。图中虚线为电场线（方向未标出）。实曲线是某尘埃颗粒的运动轨迹，A、B是尘埃颗粒运动轨迹与电场线的两个交点，不考虑尘埃颗粒在迁移过程中的相互作用和电荷量变化，不计空气对尘埃颗粒的作用力和尘埃颗粒的重力，下列说法正确的是( )
A.A点场强比B点场强小
B.该尘埃颗粒在迁移过程中动能先减小后增大
C.该尘埃颗粒在迁移过程中做匀变速曲线运动
D.该尘埃颗粒在A点的电势能低于在B点的电势能
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
B
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
答案：B
解析：解析：A.电场线的疏密程度代表电场大小，则A点场强比B点场强大，故A错误；
B.该尘埃颗粒在迁移过程中电场力先做负功，后做正功，则动能先减小后增大，故B正确；
C.该尘埃颗粒在迁移过程中，电场力不断变化，尘埃做变速曲线运动，故C错误；
D.电场力指向轨迹的凹侧，可知集尘极带正电，沿电场线方向电势逐渐降低，可知A点电势较低，由于尘埃带负电，所以该尘埃颗粒在A点的电势能高于在B点的电势能，故D错误；
PART 05
课堂小结
学习目标
情境导入
新课讲解
小试牛刀
课堂小结
静电的防止与应用
（1）静电平衡：导体内的自由电子不再发生定向移动的状态.
（2）尖端放电：空气中电离的带电粒子与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷.
（3）静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场强度处处为零，外电场对壳内不会产生影响.
（4）静电吸附：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.
内部场强处处为零
感谢观看

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