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學
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件
9.4 靜電的防止
與利用
復習回顧：
1、電場強度的疊加原理
2、電場線是客觀存在的對嗎？
3、電場線的特點？
4、幾種特殊的電場線分布是怎樣的？
5、什么是勻強電場？
6、勻強電場的特點？
7、電場線和運動軌跡的比較？
靜電平衡
尖端放電
靜電屏蔽
靜電的應用
01
02
03
04
目錄
CONTENTS
自然界到處都有靜電。生活中的穿衣、脫衣、運動等過程都可能產生靜電。靜電有其有利的一面，也有有害的一面。為做好靜電的防止和利用，我們需要先學習靜電平衡。
靜電感應：當一個帶電體靠近導體時，由于電荷間相互吸引或排斥，導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體，使導體靠近帶電體的一端帶異種電荷，遠離帶電體的一端帶同種電荷。
那么，若把金屬導
體放入電場中，又
將會出現什么現象
呢？
E0
E0
現將一金屬導體
放入電場中
已知空間內分布一電場
①導體中自由電荷在電場力作用下將發生定向移動。
②導體兩端出現感應電荷，感應電荷在導體中產生反方向的附加場.





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③感應電荷的電場增到與外電場相等時，導體內合場強為零。自由電荷的定向移動停止 。
④靜電平衡：導體中無電荷定向移動的狀態，就叫靜電平衡狀態.






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靜電平衡
PART 1
一、靜電平衡
1.靜電感應現象：
把不帶電的金屬導體放入電場中,導體內部的自由電子定向移動,而使導體兩端出現等量異號電荷的現象。
2.靜電平衡狀態：
發生靜電感應的導體內(包括表面)的自由電子不再發生定向移動,我們就認為導體達到了靜電平衡狀態，簡稱靜電平衡。
3.靜電平衡狀態下導體的特點：
（1）處于靜電平衡狀態的導體,內部的（合）場強處處為零。此時,外電場和感應電荷在導體內部產生的電場的場強大小相等,方向相反。
（2）但導體表面的電場強度不為零。
（3）導體內部無電場線分布，外部電場線與導體表面垂直。
探究：靜電平衡時導體上電荷的分布的特點
法拉第圓筒實驗
（4）處于靜電平衡的導體內部沒有凈電荷(未被抵消的電荷)，電荷只分布在導體的外表面。
(5)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)越大，凹陷的位置幾乎沒有電荷。
例1.(多選題)(2023黑龍江雞西四中月考)對于電場中處于靜電平衡狀態的導體,下列說法正確的是　(　　)
A.導體內部的場強處處為零
B.導體內部沒有凈剩電荷,電荷只分布在導體的外表面
C.導體內部場強是外電場與感應電荷電場疊加后的合場強,其大小為零
D.處于靜電平衡的導體內部的自由電子不再運動
ABC
例2.(2024江蘇海安期中)一金屬球原來不帶電,現在球直徑的延長線上放置一均勻帶電的細桿MN,如圖所示,金屬球上感應電荷產生的電場在球內直徑上a、b、c三點的電場強度大小分別為Ea、Eb、Ec,三者相比,則(　　)
A.Ea最大　　B.Eb最大
C.Ec最大　　D.Ea=Eb=Ec
C
例3.(2024廣東深圳期中)如圖所示,不帶電的金屬棒AB長
為L,O為AB的中點,在距離A點為R的C點處放一帶電荷量
為Q的正點電荷,C與AB在一條直線上,如圖所示。下列說
法正確的是(　　)
A.金屬棒上A端感應出正電荷
B.金屬棒上感應電荷在O點處產生的電場強度為零
C.金屬棒上感應電荷在O點產生的電場強度大小為k
D.若將A端接地,金屬棒將帶上正電荷
C
例4、一個帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4×10－8 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
2×10－8 C的負電荷，使B球和A球內壁接觸，如圖所示，
則A、B所帶電荷量分別為(　　)
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
B
處于靜電平衡的導體內部沒有凈電荷(未被抵消的電荷)，電荷只分布在導體的外表面。而且越尖銳的位置，電荷的密度(單位面積的電荷量)越大，當電荷的密度達到一定程度時，就會出現一種現象——尖端放電
尖端放電的應用
——燃氣灶的點火器
尖端放電
PART 2
▲導體周圍的強電場使空氣中殘留的帶電粒子發生劇烈運動
▲帶電粒子與空氣分子碰撞使空氣分子中的正負電荷分離
尖端放電的原理
二、尖端放電
1、空氣的電離：強電場使空氣分子中正負電荷分離的現象叫做。
▲新產生的帶電粒子在強電場的作用下加速，撞擊空氣中的分子，使空氣進一步電離。
▲電離產生的帶電粒子在電場的作用下，向著與自己電荷符號相反的一端運動
導體尖端的電荷密度很大，因此，使空氣分子電離的現象更容易發生在導體的尖端。
尖端放電的原理
二、尖端放電
1、空氣的電離：強電場使空氣分子中正負電荷分離的現象叫做。
2、尖端放電：導體尖端的強電場使附近的空氣電
離，電離后的異種離子與尖端的電荷中和，這相
當于導體從尖端失去電荷。這種現象叫作尖端放電。
二、尖端放電
尖端周圍電場很強
空氣電離
尖端上電荷被中和
尖端釋放電荷
等效
尖端放電的應用——避雷針
3、應用：
（1）避雷針
（2）燃氣灶點火器
（3）汽車發動機的火花塞
（4）電火花打點計時器
4、防止:高壓設備中導體的表面盡量做得光滑,避免尖端放電。
例5.(多選)下列應用與防護屬于尖端放電現象的是(　　)
A.一般高壓設備中導體的表面盡量光滑
B.一般馬路表面建造的很平滑
C.夜間高壓線周圍會出現一層綠色光暈
D.一般高樓大廈頂部裝有避雷針
CD
6.(教材深研拓展)湖北武當山的主峰天柱峰屹立著一座光耀百里的金殿,全部為銅鑄鎏金。雷雨交加時,金殿的屋頂常會出現盆大的火球,來回滾動。雨過天晴時,大殿金光燦燦,像被重新煉洗過一般,這就是人們所說的“雷火煉殿”奇觀。已知電場強度超過3×106 N/C時,空氣將被擊穿發生放電。關于“雷火煉殿”,下列說法錯誤的是(　　)
A.帶電烏云移到金殿上空時,金殿上表面會感應出與烏云電性相反的
電荷
B.雷雨天氣時,游客躲在殿內可以降低被雷電擊中的可能性
C.雷雨天氣時,金殿屋頂上曲率半徑越大的地方,空氣越容易被擊穿
D.近年來金殿安裝了避雷針,“雷火煉殿”的奇觀消失了
C
處于靜電平衡狀態的導體內部沒有電荷，電荷只分布在導體的外表面。如果放入靜電場中的是一個空腔導體，電荷分布又有什么特點呢？
思考
如果在靜電場中放入一個空腔導體 W，電荷分布有什么特點呢？
C
W
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靜電平衡時，內表面沒有電荷，導體殼W內場強為0，既電場線只能在空腔C之外，不會進入空腔內。所以導體殼內電場強度處處為0
導體屏蔽了外部電場
內部不會受外部電場影響
靜電屏蔽
PART 3
三、靜電屏蔽
1、定義：導體殼(或金屬殼)內達到靜電平衡后，外電場對內部不會產生影響，金屬殼的這種作用叫作靜電屏蔽。
2、實質：實質是利用了靜電感應現象，使金屬殼內的感應電荷的電場和外加電場的電場強度矢量和為零。
下面實驗中, 驗電器的金屬箔片能張開嗎？為什么？
不會
金屬網屏蔽了+Q產生的電場
不會出現感應起電
下面實驗中, 驗電器的金屬箔片能張開嗎？為什么？
會
金屬網內層感應帶負電
金屬網外層感應帶正電
驗電器會收到金屬網外部電場的影響而張開
下面實驗中, 驗電器的金屬箔片能張開嗎？為什么？
不會
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, 起到屏蔽內電場的作用
3.靜電屏蔽有兩種情況:
(1)第一種情況，導體內空腔不受外界電場的影響，如圖所示。
因場源電荷產生的電場強度與導體球殼表面的感應電荷在空腔內的電場強度矢量和為零，表現為導體內空腔不受外部電場的影響，起到了屏蔽外部電場的作用。
(2)第二種情況接地空腔導體內部電場強度不影響外部空間，如圖所示。
當空腔導體接地時，地球與導體形成同一個導體，空腔內壁是場源電荷的近端，感應異種電荷，地球是遠端，感應同種電荷，空腔導體的外表面沒有感應電荷，可理解為內部電場對空腔外不產生影響，對內部的電場起到了屏蔽作用。
4、靜電屏蔽的應用
(1).電力工人高壓帶電作業，全身穿戴金屬絲網制成的衣、帽、手套、鞋，可以對人體起到靜電屏蔽作業，使人安全作業。
(2).三條輸電線的上方還有兩條導線，與大地相連，形成一個稀疏的金屬網，把高壓線屏蔽起來，免遭雷擊。
（3）.電學儀器和電子設備外面的金屬罩，通訊電纜外面所包的一層鉛皮，可以防止外電場的干擾.
例7.將懸掛在細線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬球殼C內(不和球殼內壁接觸)，另有一個懸掛在細線上的帶負電的小球B向C靠近，如圖所示，則( )
A．A往左偏離豎直方向，B往右偏離豎直方向
B．A的位置不變，B往右偏離豎直方向
C．A往左偏離豎直方向，B的位置不變
D．A和B的位置都不變
B
拓展提高
例8.下圖中P是一個帶電體，N是一個不帶電的金屬空腔，在下列情況下，放在絕緣板上的小紙屑(圖中S)不會被吸引的有（ ）
AD
靜電的危害可能隨時發生。例如，醫院手術臺上，靜電火花有可能引起麻醉劑爆炸；煤礦里，靜電火花會引起瓦斯爆炸，因此靜電的危害必須引起人們的警惕。那靜電能造福我們嗎？
思考
靜電的應用
PART 4
靜電除塵
▲B附近的空氣中氣體分子被電離
小油滴
小油滴
小油滴
▲電子在向著正極A運動的過程中，遇到油煙中的小油滴，會使油滴帶負電
帶電粒子在電場中受到靜電力作用向著電極運動，最后被吸附在電極上。
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小油滴
小油滴
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小油滴
小油滴
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靜電噴漆
接負高壓的涂料霧化器
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工件
▲接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負電，在靜電力的作用下，油漆微粒向著作為正極的工件運動，并沉積在工件的表面，這就是靜電噴漆。
靜電復印
▲利用有機光導體的光敏特性，讓電荷排列組合成相應的文字圖樣，利用靜電吸附吸上墨粉，再將墨粉圖樣轉印到紙上。
例9.(教材習題改編)生活和生產中處處存在靜電現象,有些是靜電的應用,有些是要防止靜電。下列關于靜電防止與應用的說法正確的是(　　)
A.印刷廠應保持空氣干燥,避免靜電積累帶來的危害
B.靜電復印機的工作過程實際上和靜電無關
C.在地毯中夾雜0.05~0.07 mm的不銹鋼絲導電纖維,是防止靜電危害
D.小汽車的頂部露出一根小金屬桿類同避雷針,是防止靜電危害
C
謝
謝
聆
聽

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