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4　静电的防止与利用
[学习目标]　1.知道什么是静电平衡，能掌握静电平衡状态下导体的特点(难点)。2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因(重点)。3.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理。
一、静电平衡
如图所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异种电荷。请思考下列问题：
(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？
(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？
答案　(1)自由电子受外加电场的静电力作用而定向移动，向着与电场相反的方向定向移动。
(2)不能。感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止。
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.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为0，即外电场的电场强度E0和感应电荷产生的电场的电场强度E'的关系为E0=-E'。
3.导体上电荷的分布
(1)静电平衡时，导体内部没有净电荷(未被抵消的电荷)，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(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
4.处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的电场强度方向跟该点的表面垂直。
(1)处于静电平衡状态下的导体表面和内部的合电场强度均为零。(　×　)
(2)静电平衡时，导体内部不再有电荷的定向移动。(　√　)
(3)一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，不具有静电平衡的特点。(　×　)
例1　(2025·北京市清华大学附属中学高一期末)如图所示，不带电、长为l的导体棒水平放置，现将一个电荷量为q的正点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，A、B分别为导体棒左右两端的一点，静电力常量为k。当棒达到静电平衡后，下列说法正确的是(　　)
A.棒的两端都感应出负电荷
B.感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方向水平向右
C.感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度大小为E=
D.导体棒内部没有净电荷
答案　D
解析　由同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引可知，棒左端感应出负电荷，右端感应出正电荷，故A错误；当导体棒达到静电平衡后，导体棒内部各处电场强度为零，点电荷q在棒中心O处产生的电场方向向右，根据平衡关系可知，棒上感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方向向左，大小相同，为E=，故B、C错误；在静电平衡状态下，导体棒内部没有电荷的定向移动，即导体棒内部没有净电荷，故D正确。
求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的电场强度的方法是：
(1)先求出外电场电场强度E外的大小和方向。
(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合=0。
(3)由E外+E感=0，求出感应电场E感的大小和方向。
例2　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
答案　B
解析　B球与A球内壁接触后成为一个新的导体，处于静电平衡状态，内部净电荷量为零，带电导体的电荷只能分布于导体的外表面，故QB=0，QA=4×10-8 C-2×10-8 C=2×10-8 C，故B正确。
二、尖端放电
1.空气的电离：在一定条件下，导体尖端电荷密度很大，导体尖端周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离，这个现象叫作空气的电离。
2.尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引，而与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。
3.尖端放电的应用与防止
(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
(2)防止：高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。
(1)验电器的金属杆上端固定一个金属球而不是做成针尖状，这是为了防止尖端放电。(　√　)
(2)避雷针避雷的原理是尖端放电能将云层中的电荷中和。(　√　)
(3)为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形。(　×　)
(4)为了避免因尖端放电而损失电能，高压输电导线表面要尽量光滑。(　√　)
例3　(2026·保定市高二检测)如图所示，高高的建筑物顶端都设置有避雷针，避雷针通过导线和大地相连，而且避雷针的末端都比较尖锐，这样做的目的是(　　)
A.防止电压过高时发生放电现象
B.更容易使避雷针和云层之间发生放电现象
C.防止与大地相连的导线中电流过大
D.使避雷针发生静电屏蔽现象从而保护建筑物
答案　B
解析　导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中的带电粒子在强电场作用下剧烈运动，会使空气电离，从而容易发生放电现象。避雷针末端尖锐，就是利用了尖端放电原理。当带电云层靠近建筑物时，避雷针的尖端处电荷密度大，更容易使避雷针和云层之间发生放电现象，将云层所带电荷导入大地，从而保护建筑物。B正确。
三、静电屏蔽
1.定义：导体壳(或金属壳)内达到静电平衡后，外电场对内部不会产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。
2.实质：静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场的电场强度矢量和为零。
3.航天器经过地球大气层时，与大气层高速摩擦产生高温，在航天器周围形成等离子体，对航天器产生静电屏蔽作用，导致地面控制中心与航天器的通信暂时中断。
4.电梯轿厢通常是用不锈钢做的，因此在封闭的电梯里手机通信中断，也是发生了静电屏蔽。
例4　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
答案　C
解析　题图甲中金属网达到静电平衡，内部电场强度为零，金属箔不会张开，金属网屏蔽了外电场，故A、D错误；题图乙中金属网未接地，网内的带电体在金属网内侧感应出负电荷，金属网外侧感应出等量的正电荷，正电荷在金属网外有电场，对外界产生影响，所以金属箔会张开，故B错误；题图丙中金属网已接地，外部电场消失，金属箔不会张开，故C正确。
　静电屏蔽的两种情况
项目 屏蔽外电场(外屏蔽) 屏蔽内电场(全屏蔽或内屏蔽)
图示
实现过程 因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷产生的电场在空腔内的合电场强度为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时，外表面的感应电荷被中和，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用
最终结论 导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内部电荷影响
本质 静电感应与静电平衡，用于做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体
四、静电吸附
1.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，最后被吸附在电极上的现象。
2.静电除尘：当空气中的尘埃带电时，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程。
3.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，并沉积在工件表面的过程。
4.静电复印：复印机应用了静电吸附的原理。
例5　(多选)静电喷漆是利用静电吸附现象制造的，其喷涂原理如图所示，则以下说法正确的是(　　)
A.在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场
B.涂料微粒一定带正电
C.涂料微粒一定带负电
D.涂料微粒可能带正电，也可能带负电
答案　AC
解析　工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动，是由于喷枪喷嘴与被喷涂工件之间形成了强电场，由正电荷对涂料微粒的吸引作用可得出涂料微粒带负电，故A、C正确。
课时对点练
[分值：66分]
[1~7题，每题4分]
考点一　静电平衡
1.如图所示，空心金属球壳上所带电荷量为+Q，关于O、M两点电场强度EO、EM的说法中正确的是(　　)
A.EO≠0　EM=0 B.EO=0　EM≠0
C.EO=0　EM=0 D.EO≠0　EM≠0
答案　C
解析　静电平衡状态中的导体内部电场强度处处为零，故C正确。
2.一金属球原来不带电，现沿球直径的延长线上放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则(　　)
A.Ea最大 B.Eb最大
C.Ec最大 D.Ea=Eb=Ec
答案　C
解析　处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零，故a、b、c三点的电场强度都为零，处于静电平衡状态的导体内部电场强度为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场强度与MN在这一点产生的电场强度等大反向，由于c点离MN最近，故MN在c点的电场强度最大，则感应电荷在c点的电场强度也最大，故C正确，A、B、D错误。
考点二　静电屏蔽　尖端放电
3.在燃气灶上常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体。电子点火器的放电电极应该做成(　　)
A.针尖状 B.圆头状
C.方形 D.椭球形
答案　A
解析　尖端电荷容易聚集，电子点火器需瞬间高压放电，需要有高电荷密度区，故安装的电子点火器往往把放电电极做成针尖状，A正确。
4.下列现象中不属于静电屏蔽的应用的是(　　)
A.在三条高压输电线的上方还有两条金属导线与大地相连形成一个稀疏的金属网
B.超高压输电线上带电作业的电力工人穿着含有金属丝织物的衣服
C.信号传输线中间是铜芯线，芯线外包裹发泡塑料，发泡塑料外面还要包一层金属丝编织成的网，最外层为防护套
D.在加油站，工作人员给汽车加油前，要触摸一下静电释放器
答案　D
解析　在三条高压输电线的上方还有两条金属导线与大地相连形成一个稀疏的金属网，这个金属网就是一个静电屏蔽装置，可以保护高压输电线不受外部电场的影响，故A不符合题意；超高压输电线上带电作业的电力工人穿着含有金属丝织物的衣服，这个衣服就是一个静电屏蔽装置，可以保护电力工人不受外部电场的影响，故B不符合题意；信号传输线中间是铜芯线，芯线外包裹发泡塑料，发泡塑料外面还要包一层金属丝编织成的网，最外层为防护套，这个金属丝编织成的网就是一个静电屏蔽装置，可以保护信号传输线不受外部电场的影响，故C不符合题意；在加油站，工作人员给汽车加油前，要触摸一下静电释放器，这是为了释放人体上的静电，防止静电产生火花从而引起火灾，不属于静电屏蔽的应用，故D符合题意。
5.(多选)如图所示是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖顶是一避雷针，雷雨天气时，底端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，乌云所带的负电荷经避雷针导入大地，在此过程中，下列说法正确的是(　　)
A.云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷
B.云层靠近避雷针时，针尖感应出负电荷
C.避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度小
D.避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施
答案　AD
解析　避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施，D正确；根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知底端带负电的云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，A正确，B错误；由于电荷更容易集中到尖端，避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度大，C错误。
考点三　静电吸附
6.(2025·哈尔滨市第六中学高二检测)如图是制作口罩的一种新颖的“静电”绝缘纤维布，熔喷层经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的飞沫，这种静电的阻隔作用属于(　　)
A.静电喷涂 B.静电吸附
C.静电感应 D.尖端放电
答案　B
解析　带电物体能吸引轻小物体，几微米的飞沫靠近口罩的熔喷层后，会被吸附在表面无法通过，从而起到阻隔的作用，属于静电吸附，故选B。
7.(2026·郑州市高二检测)空气净化器内部结构的简化图如图所示，其中的负极针组件产生电晕，释放出大量电子，电子被空气中的氧分子捕捉，从而生成空气负离子。负离子能使空气中烟尘、病菌等微粒带电，进而使其吸附到带电的集尘栅板上，达到净化空气的作用。下列说法中不正确的是(　　)
A.负极针组件产生电晕，利用了尖端放电的原理
B.为了更有效地吸附尘埃，集尘栅板应带正电
C.负极针组件附近的电场强度小于集尘栅板附近的电场强度
D.带电烟尘向集尘栅板靠近的过程中，动能增大
答案　C
解析　负极针组件产生电晕，释放出大量电子，利用了尖端放电的原理，故A正确，不符合题意；负离子能使空气中烟尘、病菌等微粒带负电，为了更有效地吸附尘埃，集尘栅板应带正电，故B正确，不符合题意；负极针组件附近电荷密度大，电场线比较密集，电场强度大于集尘栅板附近的电场强度，故C错误，符合题意；带电烟尘向集尘栅板靠近的过程中，静电力做正功，动能增大，故D正确，不符合题意。
[8~12题，每题6分]
8.(2025·重庆市长寿中学高二期中)学校楼顶立有数根接地的细长金属装置，关于该装置，下列说法可能正确的是(　　)
A.该装置利用静电屏蔽，在考试期间起到屏蔽考场内信号的作用
B.该装置利用静电吸附，通过吸附空气中的带电尘埃提高空气质量
C.在雷雨天气，该装置会主动引导雷电击中自身，危害安全，应当拆除
D.在雷雨天气，该装置通过尖端放电将云层中的电荷中和，避免雷击
答案　D
解析　楼顶立有数根接地的细长金属装置是避雷针，在雷雨天气，该装置通过尖端放电将云层中的电荷中和，避免雷击。
9.(2025·洛阳市高二期末)生活中有很多的静电现象，下列四幅图中关于静电的应用与防止，说法正确的是(　　)
A.图甲中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理
B.图乙为静电除尘装置的示意图，带负电的尘埃被收集在线状电离器B上
C.图丙中，野外高压输电线三条输电线上方还有两条导线，目的是增加稳定性
D.图丁中，两条优质的话筒线外面包裹着金属外衣是为了防止漏电
答案　A
解析　燃气灶电子点火器点火利用尖端放电，电荷在尖端聚集，强电场使空气电离形成电火花，故A正确；静电除尘中，空气电离使尘埃带负电，被吸附在带正电的收尘极板A上(金属板)，故B错误；高压输电线上方两条导线是避雷线，将雷电引入大地，保护输电线，不是增加稳定性，故C错误；话筒线金属外衣是屏蔽层，应用了静电屏蔽的原理，防止外界电磁波的干扰，故D错误。
10.(多选)(2025·湘潭市高二期末)图甲是某同学设计的一静电除尘实验装置，两端开口的空塑料瓶中固定着一根钢锯条和一块金属片，图乙为塑料瓶俯视图。将钢锯条和金属片分别跟手摇发电机的两极相连。将点燃的蚊香放入塑料瓶内，很快就看见塑料瓶内烟雾缭绕。摇动手摇发电机，顿时塑料瓶清澈透明；停止摇动时，又是烟雾缭绕。下列说法正确的是(　　)
A.由于静电力的作用，烟尘微粒会向金属片聚集
B.金属片和锯条之间是匀强电场
C.同一烟尘微粒在被吸附过程中，如果带电荷量不变，加速度越来越大
D.加上高电压后，锯条附近产生大量离子
答案　AD
解析　当静电除尘装置接通静电高压时，锯条和金属片之间存在强电场，它使空气电离而产生负离子和正离子，负离子在静电力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电烟尘在静电力的作用下，向正极移动，烟尘微粒最终被吸附到金属片上，故A正确；尖端附近的电场线密集，所以锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场强度，金属片和锯条之间不是匀强电场，烟尘微粒向金属片移动的过程中加速度越来越小，故B、C错误；选用锯条的目的是利用尖端放电，加上高电压后，锯条附近产生大量离子，故D正确。
11.(2025·赣州市高二检测)如图，A点固定一个带正电的点电荷，将一个不带电的金属球壳移到A点附近并固定，O为球壳球心，在过A、O两点的直线上有B、C两点，两点均在球壳内且到O点的距离相等，开始时开关K断开，下列说法正确的是(　　)
A.在感应电荷的电场中，B、C两点的电场强度大小相等
B.在感应电荷的电场中，B点的电场强度比C点的电场强度大
C.将开关K闭合，感应电荷在B点产生的电场强度变大
D.将开关K闭合，感应电荷在C点产生的电场强度变小
答案　B
解析　处于静电平衡时，导体内部电场强度处处为零，点电荷在B点产生的电场强度比在C点产生的电场强度大，因此感应电荷在B点产生的电场强度比在C点产生的电场强度大，故A错误，B正确；将开关闭合，点电荷在B、C两点产生的电场强度不变，感应电荷在B、C两点产生的电场强度不变，故C、D错误。
12.一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场是图中的(　　)
答案　B
解析　把正电荷放在金属球壳内部，由于静电感应的作用，在球壳的内壁会感应出负电荷，在球壳的外壁会感应出正电荷，由于正电荷的电场和感应电场的共同作用，在金属球壳的壳壁之间的电场强度为零，所以在金属球壳的壳壁之间没有电场，但球壳外部的电场分布情况不会受到影响，选项B正确，A、C、D错误。
[8分]
13.(多选)下列图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况下放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引的是(　　)
答案　AD
解析　选项A、C中当负电荷放在金属壳外上方，金属壳上端带正电荷，下端带负电荷，内部合电场强度为零，外部电场强度不为零，故内部绝缘板上的小纸屑不会被吸引，外部绝缘板上的小纸屑会被吸引，故A正确，C错误；选项B、D中负电荷放在金属壳内，金属壳未接地时，金属壳内侧带正电，外侧带负电，外部电场强度不为零，故外部绝缘板上的小纸屑会被吸引，金属壳接地时，金属壳内的负电荷对壳外空间没有影响，外部电场强度为零，外部绝缘板上的小纸屑不会被吸引，故B错误，D正确。(共51张PPT)
静电的防止与利用
＜4＞
学习目标
1.知道什么是静电平衡，能掌握静电平衡状态下导体的特点(难点)。
2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因(重点)。
3.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理。
内容索引
一、静电平衡
二、尖端放电
三、静电屏蔽
课时对点练
四、静电吸附
如图所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异种电荷。请思考下列问题：
(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？
一、静电平衡
答案　自由电子受外加电场的静电力作用而定向移动，向着与电场相反的方向定向移动。
(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？
答案　不能。感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止。
1.静电平衡：导体内的自由电子不再发生 的状态。
2.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为 ，即外电场的电场强度E0和感应电荷产生的电场的电场强度E'的关系为E0=-E'。
3.导体上电荷的分布
(1)静电平衡时，导体 没有净电荷(未被抵消的电荷)，电荷只分布在导体的 。
(2)在导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量) ，凹陷的位置几乎没有电荷。
4.处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的电场强度方向跟该点的表面 。
梳理与总结
定向移动
0
内部
外表面
越大
垂直
易错辨析
(1)处于静电平衡状态下的导体表面和内部的合电场强度均为零。
(　　)
(2)静电平衡时，导体内部不再有电荷的定向移动。(　　)
(3)一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，不具有静电平衡的特点。(　　)
×
√
×
(2025·北京市清华大学附属中学高一期末)如图所示，不带电、长为l的导体棒水平放置，现将一个电荷量为q的正点电荷放在棒的中心轴线上距离棒的左端R处，A、B分别为导体棒左右两端的一点，静电力常量为k。当棒达到静电平衡后，下列说法正确的是
A.棒的两端都感应出负电荷
B.感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度方
向水平向右
C.感应电荷在棒的中心O处产生的电场强度大小为E=
D.导体棒内部没有净电荷
√
例1
由同种电荷相互排斥、异种电荷相互吸引可知，棒左端感应出负电荷，右端感应出正电荷，故A错误；
当导体棒达到静电平衡后，导体棒内部各处电场强度为零，点电荷q在棒中心O处产生的电场方向向右，根据平衡关系可知，棒上感应电荷在
棒的中心O处产生的电场强度方向向左，大小相同，为E=，故B、
C错误；
在静电平衡状态下，导体棒内部没有电荷的定向移动，即导体棒内部没有净电荷，故D正确。
求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的电场强度的方法是：
(1)先求出外电场电场强度E外的大小和方向。
(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合=0。
(3)由E外+E感=0，求出感应电场E感的大小和方向。
总结提升
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
B球与A球内壁接触后成为一个新的导体，处于静电平衡状态，内部净电荷量为零，带电导体的电荷只能分布于导体的外表面，故QB=0，QA=4×10-8 C-2×10-8 C=2×10-8 C，故B正确。
返回
1.空气的电离：在一定条件下，导体尖端电荷 很大，导体尖端周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷 ，这个现象叫作空气的电离。
2.尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被 ，而与尖端上的电荷 ，相当于导体从尖端 的现象。
3.尖端放电的应用与防止
(1)应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
(2)防止：高压设备中导体的表面尽量 会减少电能的损失。
二、尖端放电
密度
分离
吸引
中和
失去电荷
光滑
易错辨析
(1)验电器的金属杆上端固定一个金属球而不是做成针尖状，这是为了防止尖端放电。(　　)
(2)避雷针避雷的原理是尖端放电能将云层中的电荷中和。(　　)
(3)为了美观，通常把避雷针顶端设计成球形。(　　)
(4)为了避免因尖端放电而损失电能，高压输电导线表面要尽量光滑。
(　　)
×
√
√
√
(2026·保定市高二检测)如图所示，高高的建筑物顶端都设置有避雷针，避雷针通过导线和大地相连，而且避雷针的末端都比较尖锐，这样做的目的是
A.防止电压过高时发生放电现象
B.更容易使避雷针和云层之间发生放电现象
C.防止与大地相连的导线中电流过大
D.使避雷针发生静电屏蔽现象从而保护建筑物
√
例3
导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中的带电粒子在强电场作用下剧烈运动，会使空气电离，从而容易发生放电现象。避雷针末端尖锐，就是利用了尖端放电原理。当带电云层靠近建筑物时，避雷针的尖端处电荷密度大，更容易使避雷针和云层之间发生放电现象，将云层所带电荷导入大地，从而保护建筑物。B正确。
返回
1.定义：导体壳(或金属壳)内达到静电平衡后，外电场对内部 产生影响，金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。
2.实质：静电屏蔽的实质是利用了 现象，使金属壳内的感应电荷的电场和外加电场的电场强度矢量和为 。
3.航天器经过地球大气层时，与大气层高速摩擦产生高温，在航天器周围形成等离子体，对航天器产生静电屏蔽作用，导致地面控制中心与航天器的通信暂时中断。
4.电梯轿厢通常是用不锈钢做的，因此在封闭的电梯里手机通信中断，也是发生了静电屏蔽。
三、静电屏蔽
不会
静电感应
零
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
√
题图甲中金属网达到静电平衡，内部电场强度为零，金属箔不会张开，金属网屏蔽了外电场，故A、D错误；
题图乙中金属网未接地，网内的带电体在金属网内侧感应出负电荷，金属网外侧感应出等量的正电荷，正电荷在金属网外有电场，对外界产生影响，所以金属箔会张开，故B错误；
题图丙中金属网已接地，外部电场消失，金属箔不会张开，故C正确。
静电屏蔽的两种情况
总结提升
项目 屏蔽外电场(外屏蔽) 屏蔽内电场(全屏蔽或内屏蔽)
图示
总结提升
项目 屏蔽外电场(外屏蔽) 屏蔽内电场(全屏蔽或内屏蔽)
实现过程 因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷产生的电场在空腔内的合电场强度为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用 当空腔外部接地时，外表面的感应电荷被中和，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用
总结提升
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项目 屏蔽外电场(外屏蔽) 屏蔽内电场(全屏蔽或内屏蔽)
最终结论 导体内空腔不受外界电荷影响 接地导体空腔外部不受内部电荷影响
本质 静电感应与静电平衡，用于做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体
1.静电吸附：在电场中，带电粒子受到 的作用，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象。
2.静电除尘：当空气中的尘埃带电时，在 作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程。
3.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 的工件运动，并沉积在工件表面的过程。
4.静电复印：复印机应用了 的原理。
四、静电吸附
静电力
静电力
正极
静电吸附
(多选)静电喷漆是利用静电吸附现象制造的，其喷涂原理如图所示，则以下说法正确的是
A.在喷枪喷嘴与被喷涂工件之间有一强电场
B.涂料微粒一定带正电
C.涂料微粒一定带负电
D.涂料微粒可能带正电，也可能带负电
例5
√
√
工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动，是由于喷枪喷嘴与被喷涂工件之间形成了强电场，由正电荷对涂料微粒的吸引作用可得出涂料微粒带负电，故A、C正确。
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课时对点练
答案
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对一对
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题号 1 2 3 4 5 6 7 8
答案 C C A D AD B C D
题号 9 10 11 12 13
答案 A AD B B AD
13
考点一　静电平衡
1.如图所示，空心金属球壳上所带电荷量为+Q，关于O、M两点电场强度EO、EM的说法中正确的是
A.EO≠0　EM=0 B.EO=0　EM≠0
C.EO=0　EM=0 D.EO≠0　EM≠0
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答案
基础对点练
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静电平衡状态中的导体内部电场强度处处为零，故C正确。
2.一金属球原来不带电，现沿球直径的延长线上放置一均匀带电的细杆MN，如图所示，金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比，则
A.Ea最大 B.Eb最大
C.Ec最大 D.Ea=Eb=Ec
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答案
处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零，故a、b、c三点的电场强度都为零，处于静电平衡状态的导体内部电场强度为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场强度与MN在这一点产生的电场强度等大反向，由于c点离MN最近，故MN在c点的电场强度最大，则感应电荷在c点的电场强度也最大，故C正确，A、B、D错误。
12
13
考点二　静电屏蔽　尖端放电
3.在燃气灶上常安装电子点火器，接通电子线路时产生高电压，通过高压放电的电火花来点燃气体。电子点火器的放电电极应该做成
A.针尖状 B.圆头状
C.方形 D.椭球形
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答案
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尖端电荷容易聚集，电子点火器需瞬间高压放电，需要有高电荷密度区，故安装的电子点火器往往把放电电极做成针尖状，A正确。
4.下列现象中不属于静电屏蔽的应用的是
A.在三条高压输电线的上方还有两条金属导线与大地相连形成一个稀疏
　的金属网
B.超高压输电线上带电作业的电力工人穿着含有金属丝织物的衣服
C.信号传输线中间是铜芯线，芯线外包裹发泡塑料，发泡塑料外面还要
　包一层金属丝编织成的网，最外层为防护套
D.在加油站，工作人员给汽车加油前，要触摸一下静电释放器
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答案
在三条高压输电线的上方还有两条金属导线与大地相连形成一个稀疏的金属网，这个金属网就是一个静电屏蔽装置，可以保护高压输电线不受外部电场的影响，故A不符合题意；
超高压输电线上带电作业的电力工人穿着含有金属丝织物的衣服，这个衣服就是一个静电屏蔽装置，可以保护电力工人不受外部电场的影响，故B不符合题意；
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信号传输线中间是铜芯线，芯线外包裹发泡塑料，发泡塑料外面还要包一层金属丝编织成的网，最外层为防护套，这个金属丝编织成的网就是一个静电屏蔽装置，可以保护信号传输线不受外部电场的影响，故C不符合题意；
在加油站，工作人员给汽车加油前，要触摸一下静电释放器，这是为了释放人体上的静电，防止静电产生火花从而引起火灾，不属于静电屏蔽的应用，故D符合题意。
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13
5.(多选)如图所示是闪电击中广州塔的画面，广州塔的尖顶是一避雷针，雷雨天气时，底端带负电的云层经过避雷针上方时，避雷针尖端放电形成瞬间强电流，乌云所带的负电荷经避雷针导入大地，在此过程中，下列说法正确的是
A.云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷
B.云层靠近避雷针时，针尖感应出负电荷
C.避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附
　近的电场强度小
D.避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施
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避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施，D正确；
根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，可知底端带负电的云层靠近避雷针时，针尖感应出正电荷，A正确，B错误；
由于电荷更容易集中到尖端，避雷针尖端附近的电场强度比避雷针底端附近的电场强度大，C错误。
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考点三　静电吸附
6.(2025·哈尔滨市第六中学高二检测)如图是制作口罩的一种新颖的“静电”绝缘纤维布，熔喷层经驻极工艺，表面带有电荷，它能阻隔几微米的飞沫，这种静电的阻隔作用属于
A.静电喷涂 B.静电吸附
C.静电感应 D.尖端放电
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带电物体能吸引轻小物体，几微米的飞沫靠近口罩的熔喷层后，会被吸附在表面无法通过，从而起到阻隔的作用，属于静电吸附，故选B。
7.(2026·郑州市高二检测)空气净化器内部结构的简化图如图所示，其中的负极针组件产生电晕，释放出大量电子，电子被空气中的氧分子捕捉，从而生成空气负离子。负离子能使空气中烟尘、病菌等微粒带电，进而使其吸附到带电的集尘栅板上，达到净化空气的作用。下列说法中不正确的是
A.负极针组件产生电晕，利用了尖端放电的原理
B.为了更有效地吸附尘埃，集尘栅板应带正电
C.负极针组件附近的电场强度小于集尘栅板附近
　的电场强度
D.带电烟尘向集尘栅板靠近的过程中，动能增大
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负极针组件产生电晕，释放出大量电子，利用了尖端放电的原理，故A正确，不符合题意；
负离子能使空气中烟尘、病菌等微粒带负电，为了更有效地吸附尘埃，集尘栅板应带正电，故B正确，不符合题意；
负极针组件附近电荷密度大，电场线比较密集，电场强度大于集尘栅板附近的电场强度，故C错误，符合题意；
带电烟尘向集尘栅板靠近的过程中，静电力做正功，动能增大，故D正确，不符合题意。
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8.(2025·重庆市长寿中学高二期中)学校楼顶立有数根接地的细长金属装置，关于该装置，下列说法可能正确的是
A.该装置利用静电屏蔽，在考试期间起到屏蔽考场内信号的作用
B.该装置利用静电吸附，通过吸附空气中的带电尘埃提高空气质量
C.在雷雨天气，该装置会主动引导雷电击中自身，危害安全，应当拆除
D.在雷雨天气，该装置通过尖端放电将云层中的电荷中和，避免雷击
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能力综合练
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楼顶立有数根接地的细长金属装置是避雷针，在雷雨天气，该装置通过尖端放电将云层中的电荷中和，避免雷击。
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9.(2025·洛阳市高二期末)生活中有很多的静电现象，下列四幅图中关于静电的应用与防止，说法正确的是
A.图甲中，燃气灶中电子点火器点火应用了尖端放电的原理
B.图乙为静电除尘装置的示意图，带负电的
　尘埃被收集在线状电离器B上
C.图丙中，野外高压输电线三条输电线上方
　还有两条导线，目的是增加稳定性
D.图丁中，两条优质的话筒线外面包裹着金
　属外衣是为了防止漏电
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答案
燃气灶电子点火器点火利用尖端放电，电荷在尖端聚集，强电场使空气电离形成电火花，故A正确；
静电除尘中，空气电离使尘埃带负电，被吸附在带正电的收尘极板A上(金属板)，故B错误；
高压输电线上方两条导线是避雷线，将雷电引入大地，保护输电线，不是增加稳定性，故C错误；
话筒线金属外衣是屏蔽层，应用了静电屏蔽的原理，防止外界电磁波的干扰，故D错误。
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10.(多选)(2025·湘潭市高二期末)图甲是某同学设计的一静电除尘实验装置，两端开口的空塑料瓶中固定着一根钢锯条和一块金属片，图乙为塑料瓶俯视图。将钢锯条和金属片分别跟手摇发电机的两极相连。将点燃的蚊香放入塑料瓶内，很快就看见塑料瓶内烟雾缭绕。摇动手摇发电机，顿时塑料瓶清澈透明；停止摇动时，又是烟雾缭绕。下列说法正确的是
A.由于静电力的作用，烟尘微粒会向金属
　片聚集
B.金属片和锯条之间是匀强电场
C.同一烟尘微粒在被吸附过程中，如果带
　电荷量不变，加速度越来越大
D.加上高电压后，锯条附近产生大量离子
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当静电除尘装置接通静电高压时，锯条和金属片之间存在强电场，它使空气电离而产生负离子和正离子，负离子在静电力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电烟尘在静电力的作用下，向正极移动，烟尘微粒最终被吸附到金属片上，故A正确；
尖端附近的电场线密集，所以锯条附近的电场强度大于金属片附近的电场强度，金属片和锯条之间不是匀强电场，烟尘微粒向金属片移动的过程中加速度越来越小，故B、C错误；
选用锯条的目的是利用尖端放电，加上高电压后，锯条附近产生大量离子，故D正确。
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11.(2025·赣州市高二检测)如图，A点固定一个带正电的点电荷，将一个不带电的金属球壳移到A点附近并固定，O为球壳球心，在过A、O两点的直线上有B、C两点，两点均在球壳内且到O点的距离相等，开始时开关K断开，下列说法正确的是
A.在感应电荷的电场中，B、C两点的电场强度大
　小相等
B.在感应电荷的电场中，B点的电场强度比C点的
　电场强度大
C.将开关K闭合，感应电荷在B点产生的电场强度变大
D.将开关K闭合，感应电荷在C点产生的电场强度变小
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处于静电平衡时，导体内部电场强度处处为零，点电荷在B点产生的电场强度比在C点产生的电场强度大，因此感应电荷在B点产生的电场强度比在C点产生的电场强度大，故A错误，B正确；
将开关闭合，点电荷在B、C两点产生的电场强度不变，感应电荷在B、C两点产生的电场强度不变，故C、D错误。
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12.一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正电荷，其电场是图中的
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把正电荷放在金属球壳内部，由于静电感应的作用，在球壳的内壁会感应出负电荷，在球壳的外壁会感应出正电荷，由于正电荷的电场和感应电场的共同作用，在金属球壳的壳壁之间的电场强度为零，所以在金属球壳的壳壁之间没有电场，但球壳外部的电场分布情况不会受到影响，选项B正确，A、C、D错误。
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13.(多选)下列图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况下放在绝缘板上的小纸屑(图中S)不会被吸引的是
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选项A、C中当负电荷放在金属壳外上方，金属壳上端带正电荷，下端带负电荷，内部合电场强度为零，外部电场强度不为零，故内部绝缘板上的小纸屑不会被吸引，外部绝缘板上的小纸屑会被吸引，故A正确，C错误；
选项B、D中负电荷放在金属壳内，金属壳未接地时，金属壳内侧带正电，外侧带负电，外部电场强度不为零，故外部绝缘板上的小纸屑会被吸引，金属壳接地时，金属壳内的负电荷对壳外空间没有影响，外部电场强度为零，外部绝缘板上的小纸屑不会被吸引，故B错误，D正确。
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本课结束
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