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§4 静电的防止与利用
人教版(2019)必修 第三册
第九章 静电场及其应用
贰
静电平衡
叁
尖端放电
肆
静电屏蔽
目
录
壹
新课引入
必修三
伍
静电吸附
陆
课堂练习
新课引入
壹
在加油站加油前，为什么必须用手要触摸一下静电释放器？
自然界到处有静电。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。
思考与讨论：
静电平衡
贰
想一想：把一个不带电的导体放入电场强度为E的电场会出现怎样的现象
温馨提示：
（1）金属导体的微观结构如何？
（3）自由电子会在什么地方积聚？
（2）如果将金属导体放入电场中自由电子怎样移动？
0
E
（4）电子的积聚会出现怎样的结果？
（5）最终会出现怎样的现象？
金属导体中自由电子受到电场的电场力作用后向左移动，由于静电感应，在导体 AB 侧的平面上将感应出负电荷，在 CD 侧的平面上将感应出正电荷。
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（1）导体两侧出现的正、负感应电荷，感应电荷在导体内部产生与电场强度E0 方向相反的电场，其电场强度为 E′。
（2）感应电荷的电场和外电场叠加，使导体内部的电场减弱。在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E＝0 为止，导体内的自由电子不再发生定向移动。这时我们说，导体达到静电平衡。
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静电平衡
2.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）导体外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。
1.静电平衡状态的定义：放入电场中的导体，最终会达到没有电荷定向移动的状态，这种状态叫静电平衡状态。
尖端放电
叁
尖端放电现象
尖端放电现象
（1）导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。
（2）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，凹陷的位置几乎没有电荷。
1、导体上电荷的分布
2、尖端放电
尖端放电的原理：
（1）导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，这种现象叫电离。
（2）中性的分子电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，这些带电的粒子与导体尖端的电荷异号粒子，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。
尖端放电的应用——避雷针
尖端放电的应用——电子点火器
针尖形状
静电屏蔽
肆
由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为零，相当于遮挡了外界电场对它内部的影响，这种现象叫做静电屏蔽。
法拉第笼实验
静电屏蔽的应用
1.电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。
静电屏蔽的应用
2.三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。
静电吸附
伍
（1）静电除尘
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
尘埃
（2）静电喷漆
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。
静电喷漆
（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：
充电 曝光 显影 转印 放电
课堂练习
陆
1．武当山主峰上有一座金殿，常出现雷火炼殿的奇观：在雷雨交加时，屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿屋顶金光灿灿，像被重新炼洗过一般，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．金殿是由绝缘体构成的
B．金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电
C．出现雷火炼殿现象时，大殿内会产生很强的电场
D．金殿如果安装了避雷针，雷火炼殿现象仍会经常出现
B
【答案】B
【详解】AC．雷雨天气时，金殿上空聚集大量电荷，金殿是一个优良导体，由于静电屏蔽作用，大殿内的场强为零，故AC错误；
B．金殿顶部如果有较多带尖的结构，尖端放电效果明显，则无法观测到雷火炼殿现象，因此可以断定金殿顶部肯定很少有带尖的结构，不易放电，故B正确；
D．金殿如果安装了避雷针，雷雨天气时金殿上空聚集的电荷将被导入大地，将不会出现雷火炼殿现象，故D错误。
故选B
2．下列说法正确的是（　　）
A．两个带异种电荷的金属球接触时，正电荷从一个球转移到另一个球
B．相互作用的两个点电荷，电荷量大的受到的库仑力也大
C．根据，当r→0时，F→∞
D．如图把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态，则感应电荷在A、B两点产生的附加电场的电场强度大小EA>EB
D
【答案】D
【详解】A．两个带异种电荷的金属球接触时，负电荷从一个球转移到另一个球，故A错误；
B．相互作用的两个点电荷，根据牛顿第三定律可知，两个点电荷受到的库仑力大小相等，故B错误；
C．当r→0时，库仑力表达式不再适用，不能得到F→∞的结论，故C错误；
D．如图把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态，导体内部的合场强处处为0，则感应电荷在A、B两点产生的附加电场与正点电荷在A、B两点产生的场强大小相等，由于A点离正点电荷较近，所以感应电荷在A、B两点产生的附加电场的电场强度大小EA>EB，故D正确。
故选D。
3．如图所示，放在绝缘台上的金属罩B内放有一个不带电的验电器C，如把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则（　　）
A．金属罩B内的场强不为零
B．在B的右侧内表面带正电荷
C．若将B接地，验电器的金属箔片将张开
D．B和C电势处处相等
D
【答案】D
【详解】A．由于金属网罩的静电屏蔽作用，内部场强为零，A错误；
B．由于金属网罩的静电屏蔽作用，B的内表面不带电，金属网罩表面的自由电子重新分布， B的右侧外表面带正电荷，B的左侧外表面负电荷， B错误；
C．由于金属网罩的静电屏蔽作用，B内的场强为零，验电器的金属箔片不张开，C错误；
D．金属网罩处于静电平衡状态，是等势体，D正确。
故选D。
4．静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成，其原理图如图所示。B附近的气体分子被电离成正离子和电子，其中电子在向着A运动的过程中附着在粉尘上。粉尘在静电力的作用下被吸附到A上，最后在重力作用下落入下面的漏斗（未画出）中，达到除尘的目的。下列说法正确的是（ ）
A．气体分子被电离成正离子和电子的过程中电荷不守恒
B．粉尘带的电荷量大小可能为
C．板状收集器A连接的是高压电源的负极
D．线状电离器B连接的是高压电源的负极
D
【答案】D
【详解】A．气体分子被电离成正离子和电子的过程中电荷守恒，故A错误；
B．元电荷任何带电体带电量只能是元电荷的整数倍，粉尘带的电荷量大小不可能为，故B错误；
CD．根据题意，电子在向着A运动的过程中附着在粉尘上，可知，板状收集器A连接的是高压电源的正极，线状电离器B连接的是高压电源的负极，故C错误，D正确。
故选D。
5．为避免野外高压输电线遭受雷击，在三条输电线上方往往架设有两条与大地相连的导线。下列选项中，与该措施原理相同的是（　　）
A．静电除尘设备
B．建筑物顶部安装避雷针
C．音、视频等信号线包裹金属网
D．电子点火器的钉尖形放电极
C
【答案】C
【详解】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，他们与大地相连，属于静电屏蔽原理。
A．静电除尘器用于粉尘较多的各种场所，用来收集或者去除粉尘，属于静电应用，故A错误；
B．建筑物顶部安装避雷针，属于尖端放电，故B错误；
C．音、视频等信号线包裹金属网，属于静电屏蔽，故C正确；
D．燃气灶点火器的放电电极做成针形，属于尖端放电原理，故D错误。
故选C。
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