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(共50张PPT)
9.4 静电的防止与利用
高中物理必修第三册课件
主讲老师：xxx
高中物理必修第三册
静电平衡
尖端放电
静电屏蔽
静电吸附
课堂引入
01.
高中物理必修第三册
通过视频，相信你已经知道加油前为什么要触摸一下静电释放器。
静电释放器
课堂引入
02.
高中物理必修第三册
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。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。
静电平衡
第一部分
高中物理必修第三册
电场中的导体
01.
如图，把一个不带电的金属导体ABCD放电电场强度为E0的电场中。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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高中物理必修第三册
导体内部电场的形成
02.
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导体两侧出现的正、负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′。
高中物理必修第三册
静电平衡
03.
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（electuostatic equilibrium）状态。
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静电平衡的特点
04.
高中物理必修第三册
2.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为0。
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。
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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？
尖端放电
第二部分
高中物理必修第三册
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。
导体上电荷的分布
01.
高中物理必修第三册
导体上电荷的分布
02.
几种常见导体上电荷的分布
02.
高中物理必修第三册
均匀球形导体
枕形导体
静电平衡时导体上的电荷分布
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？
高中物理必修第三册
▲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
03.
尖端放电的原理
04.
高中物理必修第三册
▲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。
尖端放电现象
05.
高中物理必修第三册
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
尖端放电实验
02.
高中物理必修第三册
生活应用1:避雷针
06.
高中物理必修第三册
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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
高中物理必修第三册
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。
生活应用2:高压设备
07.
高中物理必修第三册
生活应用3:汽车接地导电带
08.
问题与思考
09.
高中物理必修第三册
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？
静电屏蔽
第三部分
视频学习
02.
高中物理必修第三册
静电屏蔽
01.
高中物理必修第三册
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。
高中物理必修第三册
静电屏蔽演示
02.
高中物理必修第三册
静电屏蔽的应用
02.
电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层金属等。
高中物理必修第三册
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.
内屏蔽与外屏蔽
04.
高中物理必修第三册
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
科学漫步
05.
高中物理必修第三册
武当山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿，全部为铜铸鎏金。
雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新炼洗过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。
思考与讨论
06.
高中物理必修第三册
你还知道关于静电的其他应用吗？
静电吸附
第四部分
静电除尘
01.
高中物理必修第三册
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。
高中物理必修第三册
静电除尘
02.
静电喷漆
03.
高中物理必修第三册
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。
静电复印
04.
高中物理必修第三册
▲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。
电荷间的作用
02.
高中物理必修第三册
电荷间的作用
02.
高中物理必修第三册
总结提升
第五部分
课堂小结
高中物理必修第三册
静电
平衡
静电
屏蔽
静电吸附
尖端
放电
任何导体在静电场中都会处于静电平衡
处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为0。
例题1
例题精选
01.
【参考答案】A
高中物理必修第三册
2023年8月15号，一群游客在新疆吐鲁番某沙漠景区自驾游。兴致正浓时天色突变，眼见雷雨将至，随后沙丘高处的几名游客头发直立如同刺猬一般，如图所示。此时为了保障人身安全，下列避险方式最为有效合理的是（　　）
A．躲进汽车里 B．往沙漠高处跑
C．用水将头发淋湿 D．蹲下并用手触摸地面
解析
例题解析
02.
雷雨将至，几名游客头发直立如同刺猬一般，说明空气中有很多带电的自由电荷，现在最有效的有效合理的一种避险方式是能找个静电屏蔽的地方，躲进汽车里，因为汽车的金属制造，汽车里面能起到静电屏蔽。故选A。
例题2
例题精选
03.
【参考答案】AD
高中物理必修第三册
（多选）中国古代屋脊两头，有一仰起的龙头，龙口吐出伸向天空且曲折的金属“舌头”，“舌根”连接一根直通地下的细铁丝、起到避雷的作用。当一团雷云位于房屋正上方时，屋顶的避雷针顶端聚集大量电子，图中虚线为等势面，下列说法正确的是（　　）
A．雷云带正电 B．避雷针的电势比雷云的电势高
C．电子的运动方向始终与图中等势面垂直
D．避雷针顶端不断向空气释放电子中和雷云
解析
例题解析
04.
A．屋顶的避雷针顶端聚集大量电子，可知雷云带正电，故A正确；
B．雷云带正电，所以避雷针的电势比雷云的电势低，故B错误；
CD．根据电荷间的相互作用可知，避雷针顶端不断向空气释放电子中和雷云，电子的运动方向未知，所以电子的运动方向不会始终与图中等势面垂直，故C错误，D正确。故选AD。
例题3
例题精选
05.
【参考答案】AB
高中物理必修第三册
（多选）如图所示，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，瓶内的金属片和锯条的情况如图所示（俯视图）。将锯条与起电机的负极相连，金属片与起电机的正极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。关于此实验下列说法正确的是（　）
A．锯条附近的电场强度比金属片附近的大
B．附着自由电子的烟尘最终被金属片吸附
C．烟尘被吸附的过程中，加速度保持不变
D．烟尘被吸附的过程中，电势能一定变大
解析
例题解析
06.
A．将锯条与起电机的负极相连，金属片与起电机的正极相连，锯条和金属片均与起电机的两极是等势体，静电平衡的导体，锯条相对于易拉罐的金属片更接近尖端物体，尖端电荷更密集，所以电场强度更大，故A正确；B．当摇动起电机时，金属片与锯条带上等量的异种电荷，二者之间产生强电场，使空气电离而产生负离子和正离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电尘粒在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到金属片上，则会看起来清澈很多，故B正确；C．烟尘在向某极运动过程中，越接近两极则场强越大，电场力越大，加速度越大，则烟尘所受加速度是变化的，故C错误；
D．烟尘被吸附过程中电场力对它做正功，电势能减小，故D错误。故选AB。
例题4
例题精选
07.
【参考答案】B
高中物理必修第三册
如图所示，一长为且粗细均匀的导体棒原来不带电，现将一电荷量为的点电荷放在其中轴线上距其左端处，静电力常量为，当该导体棒达到静电平衡后，棒上感应电荷在棒内中心处产生的场强大小为（ ）
A．0 B． C．. D．
解析
例题解析
08.
处于静电平衡的导体，其内部场强处处为零。因此，棒上感应电荷在棒内中心处产生的场强大小与点电荷在该处的场强大小相等，即,故选B。
THANKS
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