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    高中物理人教版2019必修第三册9-4静电的防止与利用精品课件5

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    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

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    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

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