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4. 静电的防止与利用
自然界到处都有静电。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？
带电鸟笼里的鸟为什么安然无恙
了解生产生活中关于静电的利用与防护。
1.了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。
2.通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特征。
3.了解尖端放电和静电屏蔽现象,关注生活、生产中的静电现象。
体会课堂探究的乐趣，
汲取新知识的营养，
让我们一起 吧！
进
走
课
堂
金属导体的微观结构
电子
原子核
金属导体内部的外层电子与带正电的原子核间的相互作用比较弱，故容易脱离且在金属内部游离，称为自由电子，金属导体的整体就是由大量的在平衡位置附近做无规则热振动的正离子和无规则热振动的自由电子组成。
那么，若把金属导体放入电场中，又将会出现什么现象呢？
把不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，结果如何呢？
E0
【探究一：静电平衡状态下导体的电场】
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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。
E0
2.导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中产生与原电场反向的感应电场。
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E'
E'
E'
E0
原电场和感应电场叠加，使导体内部的电场减弱。
只要导体内部电场不为0，自由电子就会继续做定向移动。
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E'
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3.感应电荷的电场增加到与外电场相等时，导体内合场强为零。
导体内的自由电子不再发生定向移动
E0
【探究结论】静电平衡状态：
导体中无电荷定向移动的状态叫做静电平衡状态。
条件：导体内部各点的合场强为零
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.处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表面是个等势面。
3.导体外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面垂直。
地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个等势体。这是我们可以选大地做零电势体的一个原因。
【例1】AB是长为L的金属杆，P1、P2是位于AB所在直线上的两点,位置如图所示,在P2点有一个带电量为＋Q的点电荷，试求出金属杆上的感应电荷在P1点产生的场强大小和方向。
【解题关键】把握静电平衡状态的特点：导体内部合场强处处为零
解析：由于金属杆处于静电平衡状态，P1点的合场强为零，因此金属杆上的感应电荷在P1点产生的场强与点电荷＋Q在P1点产生的场强大小相等、方向相反，从而得：E＝ ，方向向右。
【探究二：导体上的电荷分布】
【实验探究】法拉第圆筒实验
结论:
静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面。
二、尖端放电
静电平衡时导体上的电荷分布特点：
1.导体内部没有净电荷，净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。
【探究结论】
尖端放电：
1．空气的电离
强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫作空气的电离。
2．尖端放电
在强电场作用下，物体尖端部分发生的一种放电现象称为尖端放电。
▲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。
尖端放电的原理
▲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。
尖端放电的原理
尖端放电的应用
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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
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
应用 3：汽车接地放电
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。
三、静电屏蔽
2.接地导体空腔外部不受内部电荷影响：
【规律总结】静电屏蔽的两种情况
例如：
例如：
当金属壳接地时，外表面的感应电荷传给地球，外部电场消失，对外起到屏蔽作用．
1.导体内空腔不受外界影响：
电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层铅皮等。
静电屏蔽的应用
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。
静电屏蔽的应用
【例2】(多选)如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A放在不带电的金属空心球壳B内(与内壁不接触)。外加一个水平向右的场强为E的匀强电场，对于最后的结果，下列判断正确的是( 　　)
A.B的右端带正电，A向左偏
B.B的右端带正电，A不偏左也不偏右
C.B的左端带正电，A向右偏
D.B的左端带负电，A不偏左也不偏右
B D
【解析】选B、D。导体空腔处于外电场中时，由于静电感应的作用，导体球壳的左端将感应出负电荷，右端将感应出正电荷，而导体空腔内部由于静电屏蔽完全不受外加电场的影响，因此A不会偏转。故A、C错误，B、D正确。
五.静电吸附
静电除尘
静电喷漆
静电复印
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。
▲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。
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。
静电喷漆
▲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
电荷只分布在导体表面
导体内部场强为零
静电的防治与利用
应用
静电平衡状态下的导体
应用：电学仪器外面有金属壳。
野外高压线上方还有两条导线与大地相连。
静电屏蔽
发生于物体曲率较大的地方
尖端放电
应用：避雷针
1.当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是( )
A.外电场E0消失
B.感应电荷产生的电场E′为零
C.导体内部合场强E内 = E0 + E′=0
D.导体表面和内部场强均为零
C
2.（多选）关于静电平衡，下列说法中正确的是( )
A．当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势
一定相等
B．当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向
一定与导体的外表面垂直
C．绝缘体也有静电平衡状态
D．达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面
ABD
3.下图是一种新颖的“静电”绝缘纤维布制成的预防肺炎口罩面料构成示意图。其中熔喷层经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的病毒，这种静电的阻隔作用属于（　　）
A．静电感应 B．摩擦起电
C．静电吸附 D．静电屏蔽
C
4.国家电网检修人员利用直升机直接或通过绝缘绳索等间接方式将作业人员运载至线路故障位置开展带电检修。请用学过的电学知识判断下列说法正确的是（　　）
A．电工被铜丝纺织的衣服所包裹，使体内电场强度保持为零，对人体起保护作用
B．直升飞机内存在很强的电场
C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死
D．铜丝必须达到一定的厚度，才能对人体起到保护作用
A
5.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
B
在这个世界上，不一定是外在的一切来决定一个人的生活品质，常常是他内心的取向决定了他的生活品质。
名言警句

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