1、4靜電的防止與利用第九章 靜電場及其應用4靜電的防止與利用第九章 靜電場及其應用1.知道什么是靜電平衡狀態(tài)，能說出靜電平衡狀態(tài)下的導體特點.2.知道導體上電荷的分布特征，了解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象及其成因.3.了解靜電除塵、靜電噴漆、靜電復印的工作原理. 學習目標1.知道什么是靜電平衡狀態(tài)，能說出靜電平衡狀態(tài)下的導體特點.知識梳理重點探究考點總結(jié)內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN知識梳理重點探究考點總結(jié)內(nèi)容索引NEIRONGSUOYIN一、靜電平衡1.靜電平衡：導體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生 的狀態(tài).2.處于靜電平衡狀態(tài)的導體，其內(nèi)部的電場強度處處為 .3.導體上電荷的分布：(1)靜電平衡時，導體

2、沒有凈剩電荷，電荷只分布在導體的 .(2)在導體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量) ，凹陷的位置幾乎沒有電荷.知識梳理定向移動0外表面越大內(nèi)部一、靜電平衡知識梳理定向移動0外表面越大內(nèi)部二、尖端放電1.空氣的電離：在一定條件下，導體尖端電荷 很大，導體尖端周圍的強電場使空氣中殘留的帶電粒子發(fā)生劇烈運動，并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負電荷 的現(xiàn)象.2.尖端放電：所帶電荷與導體尖端的電荷符號相反的粒子，由于被 ，而與尖端上的電荷 ，相當于導體從尖端 的現(xiàn)象.3.尖端放電的應用與防止：(1)應用： 是利用尖端放電避免雷擊的一種設施.(2)防止：高壓設備中導體的表面盡量 會減

3、少電能的損失.密度分離吸引中和失去電荷避雷針光滑二、尖端放電密度分離吸引中和失去電荷避雷針光滑三、靜電屏蔽1.靜電屏蔽靜電平衡時，空腔導體內(nèi)表面沒有電荷，導體殼內(nèi)空腔里的電場強度處處為 .外電場對殼(網(wǎng))內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響，金屬殼的這種作用叫作_.2.靜電屏蔽的應用：電學儀器外面有金屬殼、野外高壓線上方還有兩條導線與大地相連.0靜電屏蔽三、靜電屏蔽0靜電屏蔽四、靜電吸附1.靜電吸附：在電場中，帶電粒子在 作用下，向著電極運動，最后被吸附在電極上的現(xiàn)象.2.靜電除塵：當空氣中的塵埃帶電時，在靜電力作用下，塵埃到達電極而被收集起來的過程.3.靜電噴漆：接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負電，在

4、靜電力作用下，這些微粒向著作為 的工件運動，并沉積在工件表面.4.靜電復印：復印機應用了 的原理，復印機的有機光導體鼓表面涂覆有機光導體(OPC)，無光照時，OPC是 ，受光照時變成導體.靜電力正極靜電吸附絕緣體四、靜電吸附靜電力正極靜電吸附絕緣體(1)處于靜電平衡狀態(tài)下的導體內(nèi)部的外加電場與附加電場的矢量和為零，即導體內(nèi)部的電場強度處處為零.()(2)靜電平衡時，導體內(nèi)部表現(xiàn)為電中性，電荷都分布在外表面，導體內(nèi)部沒有凈剩電荷.()(3)一個孤立的帶電體，在自身所帶電荷的電場中，處于靜電平衡狀態(tài)，不具有靜電平衡的特點.()即學即用(1)處于靜電平衡狀態(tài)下的導體內(nèi)部的外加電場與附加電場的矢量(4

5、)用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗電器，則驗電器箔片能張開.()(5)電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的，目的是銅絲衣服有屏蔽作用，使體內(nèi)場強為零.()(4)用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來，再使帶電金屬球靠近驗電器，則驗一、靜電平衡導學探究如圖1所示，不帶電的金屬導體放到電場中，導體內(nèi)的自由電子將發(fā)生定向移動，使導體兩端出現(xiàn)等量異種電荷.請思考下列問題：(1)自由電子定向移動的原因是什么？定向移動的方向如何？重點探究圖1答案自由電子受外加電場的靜電力作用而定向移動，向著與電場相反的方向定向移動.一、靜電平衡重點探究圖1答案自由電子受外加電場的靜電力作用(2)自由電子能否一直定向移動？為什么？

6、答案不能.感應電荷產(chǎn)生的電場與外加電場反向，阻礙電子的定向移動，當這兩個電場大小相等時，電子的定向移動終止.(2)自由電子能否一直定向移動？為什么？答案不能.感應電荷知識深化1.處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部場強為零的本質(zhì)是外電場E0和感應電荷產(chǎn)生的電場E的合場強為0，即E0E.2.孤立的帶電導體處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部場強為0的本質(zhì)是分布在導體外表面的電荷在導體內(nèi)部的合場強為0.3.處于靜電平衡狀態(tài)的導體，其外表面任一點的場強方向跟該點的表面垂直.4.靜電平衡時，導體上的電荷分布在導體的外表面，其內(nèi)部沒有凈電荷，且凈電荷在導體外表面的分布不均勻，越是尖銳的地方電荷的分布越密集.知識深化1.處于靜電

7、平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部場強為零的本質(zhì)是外電場例1如圖2所示，把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在正點電荷形成的電場中，導體處于靜電平衡狀態(tài).下列說法正確的是A.導體內(nèi)部A點的電場強度大于B點的電場強度B.感應電荷在A、B兩點產(chǎn)生的附加電場強度EAEBC.感應電荷在A、B兩點產(chǎn)生的附加電場強度EAEBD.當開關(guān)S閉合時，電子從大地沿導線向?qū)w移動圖2例1如圖2所示，把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在正點電荷解析枕形導體在正點電荷附近，出現(xiàn)靜電感應現(xiàn)象，導致電荷重新分布，因此在枕形導體內(nèi)部出現(xiàn)感應電荷的電場與點電荷的電場疊加，靜電平衡時，導體內(nèi)部電場強度處處為零，A錯誤；導體內(nèi)部的電場強度處處為零，所以

8、感應電荷產(chǎn)生的附加電場強度的大小與點電荷產(chǎn)生的電場強度的大小相等，方向相反，故EAEB，B、C錯誤；當開關(guān)S閉合時，電子從大地沿導線向?qū)w移動，中和導體B端多余的正電荷，D正確.解析枕形導體在正點電荷附近，出現(xiàn)靜電感應現(xiàn)象，導致電荷重新規(guī)律總結(jié)求處于靜電平衡狀態(tài)的導體的感應電荷產(chǎn)生的場強的方法是：(1)先求出外電場場強E外的大小和方向.(2)由于導體處于靜電平衡狀態(tài)，則滿足靜電平衡條件E合0.(3)由E外E感0，求出感應電場E感的大小和方向.規(guī)律總結(jié)求處于靜電平衡狀態(tài)的導體的感應電荷產(chǎn)生的場強的方法是針對訓練長為l的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為q的點電荷放在距棒左端R處，如圖3所示.當棒

9、達到靜電平衡后，棒上的感應電荷在棒內(nèi)中點P處產(chǎn)生的電場強度大小等于_，方向為_.圖3向左針對訓練長為l的導體棒原來不帶電，現(xiàn)將一帶電荷量為q的點解析導體棒在點電荷q的電場中發(fā)生靜電感應，左端感應出負電荷，右端感應出正電荷，棒中任意一點都受兩個電場的影響，即外電場(q在該點形成的電場E0)和附加電場(棒上感應電荷在該點形成的電場E)，負號代表E和E0方向相反，即方向向左.解析導體棒在點電荷q的電場中發(fā)生靜電感應，左端感應出負電例2一個帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4108 C的正電荷，上端開有適當小孔，有絕緣柄的金屬小球B帶有2108 C的負電荷，使B球和A球內(nèi)壁接觸，如圖4所示，則A、B帶電荷量

10、分別為A.QA1108 CQB1108 CB.QA2108 CQB0C.QA0QB2108 CD.QA4108 CQB2108 C圖4例2一個帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4108 C的正電解析B球與A球內(nèi)壁接觸后成為一個新的導體，處于靜電平衡狀態(tài)，內(nèi)部凈電荷量為零，帶電導體的電荷只能分布于導體的外表面，故QB0，QA4108 C2108 C2108 C，B正確.解析B球與A球內(nèi)壁接觸后成為一個新的導體，處于靜電平衡狀態(tài)二、尖端放電靜電屏蔽導學探究1.避雷針是利用尖端放電保護建筑物的一種設施，其原理是什么？答案當帶電的雷雨云接近建筑物時，由于靜電感應，金屬棒出現(xiàn)與云層相反的電荷.通過尖端放電，這

11、些電荷不斷向大氣釋放，中和空氣中的電荷，使建筑物避免雷擊.二、尖端放電靜電屏蔽導學探究1.避雷針是利用尖端放電保護2.靜電屏蔽是怎樣起到屏蔽作用的？答案處于靜電平衡狀態(tài)的導體內(nèi)部電場強度處處為零，即使導體殼外有電場，由于殼內(nèi)電場強度保持為0，外電場對殼內(nèi)的物體不會產(chǎn)生影響.2.靜電屏蔽是怎樣起到屏蔽作用的？答案處于靜電平衡狀態(tài)的導知識深化1.尖端放電導體尖端電荷密度大，周圍的電場強度大，把周圍的空氣電離，帶電粒子在強電場的作用下加速撞擊空氣中的分子，使它們進一步電離，所帶電荷與導體尖端的電荷符號相反的粒子被吸引而奔向尖端，與尖端上的電荷中和.2.靜電屏蔽(1)靜電屏蔽的實質(zhì)靜電屏蔽的實質(zhì)是利用

12、了靜電感應現(xiàn)象，使金屬殼內(nèi)感應電荷的電場和外加電場矢量和為零，好像是金屬殼將外電場“擋”在外面，即所謂的屏蔽作用，其實是殼內(nèi)兩種電場并存，矢量和為零.知識深化1.尖端放電(2)靜電屏蔽的兩種情況導體外部電場不影響導體內(nèi)部接地導體內(nèi)部的電場不影響導體外部圖示實現(xiàn)過程因場源電荷產(chǎn)生的電場與導體球殼表面上感應電荷產(chǎn)生的電場在空腔內(nèi)的合場強為零，達到靜電平衡狀態(tài)，起到屏蔽外電場的作用當空腔外部接地時，外表面的感應電荷因接地將傳給地球，外部電場消失，起到屏蔽內(nèi)電場的作用(2)靜電屏蔽的兩種情況導體外部電場不影響導體內(nèi)部接地導體最終結(jié)論導體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電感應

13、與靜電平衡，所以做靜電屏蔽的材料只能是導體，不能是絕緣體最終結(jié)論導體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導體空腔外部不受內(nèi)部電例3如圖5所示，放在絕緣臺上的金屬網(wǎng)罩B內(nèi)放有一個不帶電的驗電器C，若把一帶有正電荷的絕緣體A移近金屬罩B，則A.金屬罩B的內(nèi)表面帶正電荷B.金屬罩B的右側(cè)外表面帶正電荷C.驗電器C的金屬箔片將張開D.金屬罩B左、右兩側(cè)電荷電性相同圖5例3如圖5所示，放在絕緣臺上的金屬網(wǎng)罩B內(nèi)放有一個不帶電的解析金屬罩B處于靜電平衡狀態(tài)，電荷分布在其外表面上，所以A錯誤；由于靜電感應，使金屬罩B在左側(cè)外表面感應出負電荷，所以金屬罩B的右側(cè)外表面感應出正電荷，B正確，D錯誤；由于靜電屏蔽，金屬罩內(nèi)

14、電場強度為零，故驗電器C上無感應電荷，驗電器C的金屬箔片不會張開，C錯誤.解析金屬罩B處于靜電平衡狀態(tài)，電荷分布在其外表面上，所以A三、靜電吸附例4(多選)如圖6所示為靜電除塵示意圖，在M、N兩點間加高壓電源時，金屬管內(nèi)的空氣電離，電離出的電子在靜電力的作用下運動，遇到煙氣中的煤粉，使煤粉帶負電荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的煙就清潔了.就此示意圖，下列說法正確的是A.N接電源的正極 B.M接電源的正極C.電場強度EBEA D.電場強度EBEA圖6三、靜電吸附例4(多選)如圖6所示為靜電除塵示意圖，在M、解析電子附著在煤粉上，使煤粉帶上負電荷，煤粉若能吸附在管壁上，說明管壁帶正電荷，因此可知

15、N接電源正極，A正確，B錯誤.金屬棒與金屬管可看成圓柱電極與圓環(huán)電極，電場線分布情況如圖所示.由圖可知金屬棒附近的B點處電場線較密，而靠近金屬管壁的A點處電場線較疏，故B處場強比A處場強大，即EBEA，C正確，D錯誤.解析電子附著在煤粉上，使煤粉帶上負電荷，煤粉若能吸附在管壁考點總結(jié)考點總結(jié)高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜電場及其應用9高中物理新人教必修三第九章靜