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明析物理·模型解题
第三节
静电的防止与利用
人教2019版
必修3第九章
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为什么给车加油前要触摸一下静电释放器？
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把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？
如果人在金属笼子里，给笼子加上高压电，人安全吗？
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新知讲解
把金属导体放在外电场E0中，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感应电荷的现象叫静电感应。
一、静电感应
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新知讲解
二、静电平衡
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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。
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2.导体两端出现感应电荷,感应电荷在导体中中产生反方向的附加场。
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二、静电平衡
3.感应电荷的电场增到与外电场相等时，导体内合场强为零。自由电荷的定向移动停止。
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4.静电平衡：导体中无电荷定向移动的状态,就叫静电平衡状态。
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新知探究
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二、静电平衡
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发生静电感应的导体，当感应电荷产生的附加电场E`和原电场E在导体内叠加为零，即E’=E时，自由电子停止定向移动，这时导体所处的状态叫静电平衡状态。
新知探究
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结论：导体处于静电平衡状态时，其表面任一点场方向跟该点表面垂直。
场强方向跟该点的表面若不垂直,则沿该点的表面就有一场强分量,电荷在这一场强分量作用下就会发生运动,就不会处于静电平衡状态了。
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三、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。
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1.静电平衡时导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的外表面。
四、静电平衡时导体上电荷的分布的特点
2.处于静电平衡状态的导体，在导体的外表面越尖锐的位置，电荷的密度越大（即单位面积电荷量多），周围的场强越大。
新知探究
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尖端放电
1.导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫做空气的电离。
2.那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫做尖端放电。
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3.应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。
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把一只小鸟放入一个用金属网制成的鸟笼中，再把鸟笼放入高压电场中，鸟会安然无恙吗？
如果人在金属笼子里，给笼子加上高压电，人安全吗？
解疑答惑
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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。
五、静电屏蔽
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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。
新知探究
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。
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1.屏蔽外电场
外电场
空腔导体可以屏蔽外电场,
使空腔内物体不受外电场影响。
空腔导体屏蔽外电场
静电屏蔽的两种情况及本质
新知探究
新知讲解
①现象：由于静电感应，验电器箔片张开。将验电器放入导体网罩内部后验电器箔片不张开，即外部电场影响不到导体内部。
②本质：是静电感应，导体外表面感应电荷与外电场在导体内部任一点的场强的叠加结果为零。
1.屏蔽外电场
静电屏蔽的两种情况及本质
新知探究
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①导体壳没有接地时处于内部电场中，达到静电平衡，导体壳内外表面出现等量异种电荷，空间电场的电场线起于场源正电荷，终于导体壳内表面负电荷，再起于导体壳外表面正电荷，终于无穷远，壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零。
2.屏蔽腔内电场
静电屏蔽的两种情况及本质
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②导体壳接地后，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的另一端无穷远处，空间电场起于场源正电荷终于导体壳内表面负电荷，导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零，导体外部空间不受内部电场影响。
2.屏蔽腔内电场
静电屏蔽的两种情况及本质
本质：仍然是静电感应，导体内表面感应电荷与壳内电场在导体壳表面以外空间叠加结果为零。
新知探究
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六、静电吸附
静电除尘
静电喷漆
静电复印
新知探究
科学是可以解答的艺术！

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