（新教材）2022版高中物理人教版必修第三册课件：9.4 静电的防止与利用 .ppt

1、4.4. 静电的防止与利用静电的防止与利用 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？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带电鸟笼里的鸟为什么 安然无恙安然无恙? 了解生产生活中关于静电的利用与防护。了解生产生活中关于静电的利用与防护。 1 1. .了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。（物理观念）了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征

2、。（物理观念） 2 2. .通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特征。（科学探究）通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特征。（科学探究） 3 3. .了解尖端放电和静电屏蔽现象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。（科学关注生活、生产中的静电现象。（科学 态度与责任）态度与责任） 体会课堂探究的乐趣，体会课堂探究的乐趣， 汲取新知识的营养，汲取新知识的营养， 让我们一起让我们一起 吧！吧！ 进进 走走 课课 堂堂 金属导体的微观结构金属导体的微观结构 电子电子 原子核原子核 金属导体内部的外层电子与带正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

3、，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，称故容易脱离且在金属内部游离，称 为为自由电子自由电子，金属导体的整体就是，金属导体的整体就是 由大量的在平衡位置附近做无规则 热运动的正离子和无规则热运动的 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？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把不带电的金属导体ABCDABCD放到电场强度为放到电场强度为E E0 0的电场中，结果如何呢？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探究一：静电平衡状态下导体的电场】 - - - - - - - - - 1.1

4、.导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动。导体中自由电荷在电场力作用下将发生定向移动。 E0 2.2.导体两端出现感应电荷导体两端出现感应电荷, ,感应电荷在导体中产生与原感应电荷在导体中产生与原 电场反向的感应电场。电场反向的感应电场。 - - - - - - - - E E E E0 原电场和感应电场叠加，使原电场和感应电场叠加，使 导体内部的电场减弱。导体内部的电场减弱。 只要导体内部电场不为只要导体内部电场不为0，自，自 由电子就会继续做定向移动。由电子就会继续做定向移动。 - - - E - - - - 3.3.感应电荷的电场增加到与外电场相等时，导体感应电荷的电场增加到与外电场

5、相等时，导体 内合场强为零。内合场强为零。 导体内的自由电子不再导体内的自由电子不再 发生定向移动发生定向移动 E0 【探究结论探究结论】静电平衡状态：静电平衡状态： 导体中无电荷定向移动的状态叫作静电平衡状态。导体中无电荷定向移动的状态叫作静电平衡状态。 条件：导体内部各点的合场强为零条件：导体内部各点的合场强为零 静电平衡的特点：静电平衡的特点： 1.1.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。 2.2.处于静电平衡状态的整个导体是个等势体，它的表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。面是个等势面。 3.3.导体外部

6、表面附近任何一点的场强方向必跟该点的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。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，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。一个原因。 【例例1 1】ABAB是长为是长为L L的金属杆的金属杆，P P1 1、P P2 2是位于是位于ABAB所在直线上的两所在直线上的两 点点, ,位置如图所示位置如图所示, ,在在P P2 2点有一个带电量为点有一个带电量为Q Q的点电荷的点电荷，试求试求 出金属杆上的感应电

7、荷在出金属杆上的感应电荷在P P1 1点产生的场强大小和方向点产生的场强大小和方向。 【解题关键解题关键】把握静电平衡状态的特点：导体内部合场强把握静电平衡状态的特点：导体内部合场强 处处为零处处为零 解析：解析：由于金属杆处于静电平衡状态，由于金属杆处于静电平衡状态，P P1 1点的合场强为零，因点的合场强为零，因 此金属杆上的感应电荷在此金属杆上的感应电荷在P P1 1点产生的场强与点电荷点产生的场强与点电荷Q Q在在P P1 1点产生点产生 的场强大小相等、方向相反，从而得：的场强大小相等、方向相反，从而得：E E ，方向向右。，方向向右。 2 kQ L 【探究二：导体上的电荷分布探究二

8、：导体上的电荷分布】 【实验探究实验探究】法拉第圆筒实验法拉第圆筒实验 结论结论: : 静电平衡时导体内静电平衡时导体内 部没有电荷，其电荷部没有电荷，其电荷 只分布在外表面。只分布在外表面。 二、尖端放电二、尖端放电 静电平衡时导体上的电荷分布特点：静电平衡时导体上的电荷分布特点： 1.1.导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面。导体内部没有净电荷，净电荷只分布在导体的外表面。 2.2.在导体表面，越尖锐的位置，电荷的密度（单位面积在导体表面，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。的电荷量）越大，凹陷的位置几乎没有电荷。 【探究结论探究结论】 尖

9、端放电：尖端放电： 1 1空气的电离空气的电离 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。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 2尖端放电尖端放电 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。尖端放电。 3 3尖端放电的应用尖端放电的应用 避雷针避雷针 三、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：接地导体空腔外部不受内部电荷影响： 【规律总结规律总结】静电屏蔽的两种情况静电屏蔽的两种情况 例如：例如： 例如：例如： 当金属壳接地时，外表面的感应电荷传给地球，外部电场当金属壳接地

10、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。消失，对外起到屏蔽作用。 1.导体内空腔不受外界影响：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。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。丝的织物制成的。 静电屏蔽的应用静电屏蔽的应用 【例【例2 2】( (多选多选) )如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球如图所示，将悬在绝缘细线上带正电的小球A A放在放在 不带电的金属空心球壳不带电的金属空心球壳B B

11、内内( (与内壁不接触与内壁不接触) )。外加一个水平向右的场。外加一个水平向右的场 强为强为E E的匀强电场，对于最后的结果，下列判断正确的是的匀强电场，对于最后的结果，下列判断正确的是( ( ) ) A A. .B B的右端带正电的右端带正电，A A向左偏向左偏 B B. .B B的右端带正电的右端带正电，A A不偏左也不偏右不偏左也不偏右 C C. .B B的左端带正电的左端带正电，A A向右偏向右偏 D D. .B B的左端带负电的左端带负电，A A不偏左也不偏右不偏左也不偏右 B DB D 【解析解析】选选B B、D D。导体空腔处于外电场中时导体空腔处于外电场中时，由于静电感由于静

12、电感 应的作用应的作用，导体球壳的左端将感应出负电荷导体球壳的左端将感应出负电荷，右端将感应右端将感应 出正电荷出正电荷，而导体空腔内部由于静电屏蔽完全不受外加电而导体空腔内部由于静电屏蔽完全不受外加电 场的影响场的影响，因此因此A A不会偏转不会偏转。故故A A、C C错误错误，B B、D D正确正确。 五五. .静电吸附静电吸附 静电除尘静电除尘 静电喷漆静电喷漆 静电复印静电复印 电荷只分布在导体表面电荷只分布在导体表面 导体内部场强为零导体内部场强为零 静电的防治与利用静电的防治与利用 应用应用 静电平衡状态下静电平衡状态下 的导体的导体 应用：电学仪器外面有金属壳。应用：电学仪器外面

13、有金属壳。 野外高压线上方还有两条导线与大地相连。野外高压线上方还有两条导线与大地相连。 静电屏蔽静电屏蔽 发生于物体发生于物体 曲率较大的曲率较大的 地方地方 尖端放电尖端放电 应用：避雷针应用：避雷针 1.1.当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是当导体达到静电平衡状态时，其场强的特征是( )( ) A.A.外电场外电场E E0 0消失消失 B.B.感应电荷产生的电场感应电荷产生的电场EE为零为零 C.C.导体内部合场强导体内部合场强E E内 内 = = E E0 0 + E=0 + E=0 D.D.导体表面和内部场强均为零导体表面和内部场强均为零 C C 2.2.（多选）（多选）关于静

14、电平衡，下列说法中正确的是关于静电平衡，下列说法中正确的是( ) ( ) A A当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势当导体达到静电平衡时，导体上任意两点间的电势 一定相等一定相等 B B当导体达到静电平衡时，其外表面附近的电场方向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一定与导体的外表面垂直 C C绝缘体也有静电平衡状态绝缘体也有静电平衡状态 D D达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面达到静电平衡时，电荷分布在导体的外表面 ABD ABD 3 3在一个导体球壳内放一个电量为在一个导体球壳内放一个电量为Q Q的点电荷，的点电荷， 用用E E表示球壳外任一点的

15、场强，则表示球壳外任一点的场强，则 ( )( ) A A当当Q Q在球壳中央时，在球壳中央时，E E0 0 B B不论不论Q Q在球壳内何处，在球壳内何处，E E一定为零一定为零 C C只有当只有当Q Q在球心且球壳接地时，在球心且球壳接地时，E E0 0 D D只要球壳接地，不论只要球壳接地，不论Q Q在球壳内何处，在球壳内何处，E E一定为零一定为零 D D 4 4. .如图所示如图所示, ,在一电场强度为在一电场强度为E E的匀强电场中放一金的匀强电场中放一金 属空心导体属空心导体，图中图中a a、b b分别为金属导体内部与空分别为金属导体内部与空 腔中的点腔中的点，则则( ( ) ) A Aa a、b b两点的电场强度都为零两点的电场强度都为零 B Ba a点电场强度为零点电场强度为零，b b点不为零点不为零 C Ca a点电场强度不为零点电场强度不为零，b b点为零点为零 D Da a、b b两点电场强度均不为零两点电场强度均不为零 A A 【解题关键解题关键】把握静电平衡状态的特点：导体内部场把握静电平衡状态的特点：导体内部场 强处处为零。强处处为零。 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。