高中物理人教版 (2019)必修 第三册第九章 静电场及其应用4 静电的防止与利用说课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册第九章 静电场及其应用4 静电的防止与利用说课课件ppt，共25页。PPT课件主要包含了静电平衡，尖端放电，静电屏蔽，静电屏蔽的两种情况，问题引入，静电吸附，BCD，课堂练习等内容，欢迎下载使用。
情境引入：自然界到处有静电。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。在加油站给车加油前，为什么要触摸一下静电释放器？
如图甲所示，导体中的电子为什么向左运动？如图乙所示，导体内部的净电荷为什么少了？E′是什么？图丙说明了什么？
把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为 E0 的电场中。思考如下问题：
1．静电平衡的实质金属导体放到场强为E0的电场中，导体中的自由电子在静电力作用下定向移动，导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小。当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，直到合场强为零时，自由电荷的定向移动停止。 2．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场强处处为零，是指外电场E0与导体两端的感应电荷产生的电场E′的合场强为零，E′＝－E0。
例1　如图所示，点电荷A和B所带电荷量分别为＋3.0×10－8 C和－2.4×10－8 C，彼此相距6 cm。若在两点电荷连线中点O处放一个半径为1 cm的金属球壳，求球壳上感应电荷在O点处产生的电场强度。(静电力常量k＝9×109 N·m2/C2)
【变式训练1】如图所示，在原来不带电的金属细杆ab附近P处，放置一个正点电荷，达到静电平衡后(　　)
A．c处场强比d处大B．c处场强比d处小C．杆内c处场强的方向由b指向aD．杆内c处场强的方向由a指向b
如图甲所示，把一个大的导体安放在绝缘支架上，并使导体带电。然后用带绝缘柄的小验电球P接触它的A点，再与验电器接触，检验A点的带电情况。按同样的方法检验B点和C点的带电情况。
1．处于静电平衡的导体上电荷的分布(1)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。补充：若导体为空腔，则电荷只分布在外表面，内表面无电荷。
2．尖端放电利用导体表面电荷分布的特点，尖端的强电场使空气电离，中和尖端的电荷的现象。避雷针是这一现象的应用。越尖锐越易放电，故高压设备上的金属元件表面要尽量光滑，避免尖端放电。
如图乙、丙所示，两组实验装置完全相同，C为仅在上端开有小孔的空心金属球，D为绝缘手柄一端连接的不带电金属小球，使验电器B和空心金属球C带电，验电器A不带电。如图乙，若用金属小球D与C的外部接触，然后再跟A的金属球接触，观察到A的箔片张开；如图丙，若让D与C的内表面接触，然后再跟A的金属球接触，观察到A的箔片闭合。这两种现象说明了什么？空腔内电场有何特点？
说明C的外表面有电荷，内表面没有电荷。由静电平衡知，空腔内场强为零。
1.定义：把一个电学仪器放在封闭的金属壳里，即使壳外有电场，但由于壳内电场强度保持为 0，外电场对壳内的仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。
2.实质：静电屏蔽的实质是静电平衡。金属壳内的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。
3.静电屏蔽的应用和防止(1)应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用于科学技术工作中。许多电子仪器外面都套着金属罩；通讯电缆外面包着一层铅皮；高压带电作业人员穿金属网衣；又如电话线从高压线下经过，为了防止高压线对电话线的影响，在高压线与电话线之间装一金属网等，这些都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施。(2)防止：静电屏蔽也可带来不利的影响。如通讯工具在钢筋结构建筑中接收信号较弱；宇宙飞船返回地球大气层时，与大气层高速摩擦，在飞船周围形成一层等离子体，对飞船产生静电屏蔽作用，导致飞船和地面控制中心的通信联络暂时中断。
例2　关于静电平衡导体上电荷的分布，下列说法正确的是(　　)A．导体内部既无正电荷，又无负电荷B．导体内部正负电荷一样多C．导体外表面的电荷代数和一定为零D．导体外表面尖锐的位置电荷稀疏，平坦的位置电荷密集
【变式训练2】将带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内，另一带负电的小球B向C靠近，结果将（　　）
A．A向左偏离竖直线，B向右偏离竖直线 B．A位置不变，B向右偏离竖直线C．A向左偏离竖直线，B的位置不变 D．A和B的位置都不变
静电除尘、静电喷漆、静电复印、静电植绒……。
带电粒子在静电场中受到静电力作用。
1．静电除尘如图，静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B越近，电场强度越大。B附近的空气中的气体分子更容易被电离，成为正离子和电子。正离子被吸到B上，得到电子，又成为分子。电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电。粉尘被吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。
2．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，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。
3．静电复印复印机的核心部件是有机光导体鼓，它是一个金属圆柱，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。复印机复印的工作过程如图所示。
例3 在一次科学晚会上，一位老师表演了一个“魔术”：如图所示，一个没有底的空塑料瓶上固定着一根铁锯条和一块易拉罐（金属）片，把它们分别跟静电起电机的两极相连。在塑料瓶里放一盘点燃的蚊香，很快就看见整个透明塑料瓶里烟雾缭绕。则下列说法正确的是（　　）A．锯条和金属片之间为匀强电场B．锯条附近的电场强度最大C．若锯条接电源负极，金属片接正极，当摇动起电机时，烟雾会向金属片移动D．当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，当起电机停止摇动一段时间后，又会是烟雾缭绕
1．如图所示为空腔球形导体（不带电），现将一个带正电的小金属球放入空腔内，静电平衡时，图中A、B、C三点的电场强度E的大小关系是（　　）
A．EA>EB=ECB．EA>EB>ECC．EA=EB=ECD．EA=EB>EC
2．如图所示为某带电导体的电场线分布，M、N是电场中两点，则（　　）
A．导体左侧带正电，右侧带负电B．导体电荷分布密度左侧大于右侧C．M点的电场强度大于N点的电场强度D．导体内部的P点不可能有净电荷
3．如图用金属网把验电器罩起来，使带电金属球靠近验电器，下列有关此实验现象的描述或解释正确的是（　　）
A．验电器的金属球因静电感应而带负电荷 B．验电器的金属箔片会因排斥而张开C．整个金属网会因为静电感应而带负电荷 D．箔片不张开因为金属网内场强为0