人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用课文ppt课件

这是一份人教版 (2019)必修 第三册4 静电的防止与利用课文ppt课件，共45页。PPT课件主要包含了自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，课堂小结，随堂练习，知识点一，知识点二，知识点三，对静电平衡的理解，静电屏蔽的理解及应用，静电的利用等内容，欢迎下载使用。
自主预习·新知导学
一、静电平衡1.静电平衡状态导体内的自由电子不再发生定向移动,导体达到静电平衡状态。2.静电平衡状态下导体的特点(1)处于静电平衡状态的导体,其内部的电场强度处处为0。(2)表面处的电场强度不为0,方向跟导体表面垂直。
二、尖端放电1.导体上电荷的分布(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。(2)在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,周围的电场强度越大。2.电离:在一定条件下,导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动,并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离,这个现象叫作空气的电离。
3.尖端放电:导体尖端的强电场使附近的空气电离,电离后那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷,这种现象叫作尖端放电。4.应用:避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。5.防止:高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。
三、静电屏蔽1.静电屏蔽:静电平衡时,导体壳内空腔里的电场强度处处为0,外电场对壳内的仪器不会产生影响。2.静电屏蔽的应用和危害(1)应用:电子仪器和电子设备外面套有金属网罩,通信电缆外包一层铅皮等,可防止外电场的干扰;野外高压输电线中,在三条输电线上方还有两条导线,把高压线屏蔽起来,使其免遭雷击。(2)危害:医院手术台上,静电火花有可能引起麻醉剂爆炸;煤矿里,静电火花会引起瓦斯爆炸等。
四、静电吸附1.静电吸附:在电场中,带电粒子受到静电力的作用,向着电极运动,最后会被吸附在电极上。2.静电除尘:设法使空气中的尘埃带电,在静电力作用下,尘埃到达电极而被收集起来的过程。3.静电喷漆:接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电,在静电力作用下,这些微粒向着作为正极的工件运动,并沉积在工件表面,完成喷漆工作。
4.静电复印:复印机应用了静电吸附的原理,复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC),没有光照时,OPC是绝缘体,受到光照时变成导体。
【思考讨论】 1.判断下列说法的正误。(1)处于静电平衡状态的导体内部任意一点的电场强度为零。(　　)(2)用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球在金属网外靠近验电器,则验电器箔片能张开。(　　)(3)飞机轮上装有拖地线,油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地。(　　)
2.避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是什么?提示:遇到雷雨时,云层上的大量静电由避雷针直接导入地下;同时避雷针的尖端向空中放电,也中和了云层中的部分电荷,从而避免建筑物遭受雷击。3.为什么安装了防盗网的室内手机信号不好,没安防盗网的室内手机信号好?提示:若把手机放入金属网罩中,金属网罩对手机信号起到屏蔽作用,安装防盗网对手机信号有一定影响。故安装了防盗网的室内手机信号不如没安防盗网的室内手机信号好。
合作探究·释疑解惑
问题引领如图所示,将一个不带电的金属导体放到电场中,导体内的自由电子将发生定向移动。
(1)自由电子将向哪个方向移动?试说明导体左、右两侧各呈现什么电荷。(2)自由电子能否一直运动?为什么?
提示:(1)自由电子受向左的静电力,向左运动,左侧呈现负电荷,右侧呈现正电荷。(2)自由电子不会一直运动。因为感应电荷的电场和外加电场反向,阻碍电子的定向移动,当这两个电场大小相等时,电子将停止定向移动。
归纳提升1.对静电平衡的三点理解(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果,达到静电平衡时,自由电荷不再发生定向移动。(2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。(3)导体达到静电平衡后内部电场强度处处为0是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E'的电场强度的矢量和为零,即E'=-E。
2.处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点(1)净电荷只分布在导体表面,内部没有净电荷。(2)感应电荷分布于导体两端,电性相反,电荷量相等,近异远同,如图甲所示。(3)净电荷在导体表面的分布不均匀,一般越尖锐的地方电荷的分布越密集,如图乙所示。
典型例题【例题1】 (多选)如图所示,在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近(不相接触)时,下列说法正确的是(　　)A.B端的感应电荷越来越多B.导体内部电场强度越来越大C.导体的感应电荷在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度D.导体的感应电荷在M、N两点产生的电场强度相等答案:AC
处处为零,那么导体上的感应电荷在M点产生的附加电场的电场强度就大于在N点产生的附加电场的电场强度,故选项C正确,选项D错误。
【变式训练1】 如图所示,把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内并与内壁接触,其结果是(　　)A.只有球壳外表面带正电B.只有球壳内表面带正电C.球壳的内、外表面都带正电D.球壳的内表面带正电,外表面带负电答案:A解析:小球与金属球壳接触,就成了一个整体,由于静电平衡导体的电荷只分布在外表面上,故小球和内壁都不带电,正电荷全部分布在球壳外表面。
问题引领下图为带有高电压的法拉第笼,笼内站有几名同学。法拉第笼内各处的电场强度是多大?为什么在带高电压的笼内的人安然无恙?
提示:处处为零;法拉第笼外壳是金属,能起屏蔽作用,所以在带高电压的笼内的人安然无恙。
归纳提升1.静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象,使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零,好像是金属壳将外电场“挡”在外面,即所谓的屏蔽作用,其实是壳内两种电场并存,矢量和为零。
2.静电屏蔽的两种情况
典型例题【例题2】 如图所示,放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C,若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B,则(　　)A.金属罩B的内表面带正电荷B.金属罩B的右侧外表面带正电荷C.验电器C的金属箔片将张开D.金属罩B左、右两侧电荷电性相同答案:B
解析:金属罩B处于静电平衡状态,电荷分布在其外表面上,所以A错误;由于静电感应,使金属罩B在左侧外表面感应出负电荷,所以金属罩B的右侧外表面感应出正电荷,B正确,D错误。由于静电屏蔽,金属网罩内电场强度为零,故验电器C上无感应电荷,验电器C的金属箔片不会张开,C错误。
【变式训练2】 (多选)如图所示,带电体Q靠近一个接地空腔导体,空腔里面无电荷。在静电平衡后,下列物理量中等于零的是(　　)A.导体腔内任意点的电场强度B.导体腔外任意点的电场强度C.导体外表面的电荷量D.导体空腔内表面的电荷量答案:AD
问题引领静电虽然会有危害,但也可以利用,那么静电应用的原理是什么?提示:同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引,利用静电力控制带电粒子的运动或分布。
归纳提升静电也可以被人们利用。目前,静电的应用已有多种,如静电除尘、静电喷漆、静电植绒、静电复印等。依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在静电力作用下奔向并吸附到电极上。
典型例题【例题3】 静电除尘装置的示意图如图所示,它由金属管A和管中金属丝B组成,有关静电除尘的原理,以下说法正确的是(　　)A.A接高压电源负极,B接高压电源正极B.煤粉等烟尘吸附电子后被吸在B上C.靠近B处电场强度大,B附近空气被电离成阳离子和电子D.煤粉等烟尘在强大电场作用下电离成阴、阳离子,分别吸附在B和A上
解析:除尘器圆筒的外壁连接在高压电源的正极,中间的金属丝连接到高压电源的负极,靠近金属丝的气体在强电场作用下,电离成阳离子和电子,电子飞向筒壁的过程中,附着在煤粉上,使煤粉飞向筒壁,最后在重力作用下落至筒底,故C正确,A、B、D均错误。
【变式训练3】 (多选)静电喷涂机原理如图所示。静电喷涂机接高压电源,工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动,微粒最后被吸附到工件表面。关于静电喷涂机的涂料微粒,下列表述正确的有(　　)A.微粒带正电B.微粒带负电C.微粒可能带正电,也可能带负电D.微粒受静电力作用答案:BD
解析:本题通过考查静电的利用,激发学生的学习兴趣,培养科学态度。当涂料经过静电喷涂机喷嘴时,因为喷嘴与高压电源的负极相连,使得涂料微粒带负电,它们因同种电荷相互排斥而扩散开来,而被喷涂工件带正电,所以微粒在静电力的作用下奔向工件被吸附到工件表面,所以选项B、D正确。
1.(静电的防止)下列措施是为了防止静电产生危害的是(　　)A.静电复印B.静电喷漆C.在高大的建筑物顶端装上避雷针D.在高大的烟囱中安装静电除尘器答案:C解析:静电复印、静电喷漆、静电除尘均是静电的利用,在高大的建筑物顶端装上避雷针是防止静电产生危害,故本题应选C。
2.(静电屏蔽)如图所示,某人站在电压达几万伏的电极旁边,轻松地把玩着“闪电”,却安然无恙。据了解,他身上穿着一件特别的衣服叫“高压屏蔽服”。制成这种“高压屏蔽服”的材料可能是(　　)A.玻璃B.木屑C.塑料片D.金属丝答案:D解析:处于静电平衡的导体内部电场强度处处为0,金属导体能够屏蔽外电场,故选项D正确。
3.(静电平衡的理解)在点电荷-Q的电场中,一金属圆盘处于静电平衡状态,若圆平面与点电荷在同一平面内,则盘上感应电荷在盘中A点所激发的附加电场E'的方向在下图中正确的是(　　)
解析:感应电荷在盘中A点激发的附加电场E'应与-Q在A点产生的电场等大反向,故A正确。