高中物理人教版 (2019)必修 第三册静电的防止与利用优质教学ppt课件

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三册静电的防止与利用优质教学ppt课件，文件包含第九章静电场及其应用单元测试原卷版docx、第九章静电场及其应用单元测试解析版docx等2份试卷配套教学资源，其中试卷共22页， 欢迎下载使用。
自然界到处都有静电。生活中的穿衣、脱衣、运动等过程都可能产生静电。静电有其有利的一面，也有有害的一面。为做好静电的防止和利用，我们需要先学习静电平衡。
如图，把一个不带电的金属导体ABCD放电电场强度为E0的电场中。由于静电感应，在导体 AB 侧的平面上将感应出负电荷，在 CD 侧的平面上将感应出正电荷。
导体两侧出现的正、负电荷在导体内部产生与电场强度E0 方向相反的电场，其电场强度为 E′。
感应电荷的电场和外电场叠加，使导体内部的电场减弱。在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E＝0 为止，导体内的自由电子不再发生定向移动。这时我们说，导体达到静电平衡（electustatic equilibrium）状态。
2.处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为0。
3.导体内部无电场线分布，外表面处场强方向必跟该点的表面垂直。
1.金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的。
那么，处于静电平衡状态下的导体中的电荷又是怎样分布的呢？
静电平衡时导体上电荷的分布特点：
结论1：导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。
结论2：在导体表面，越尖锐的位置，电荷密度（单位面积的电荷量）越大。
几种常见导体上电荷的分布
静电平衡时导体上的电荷分布
原来，导体上越尖锐的地方电荷的密度越大，周围的场强也越大。这种特点可以加以应用吗？
▲导体周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动
▲带电粒子与气体分子碰撞使气体分子中的正负电荷分离
强电场使空气分子中正负电荷分离的现象叫做空气的电离。
▲新产生的带电粒子在强电场的作用下使空气进一步电离
▲电离产生的带电粒子在电场的作用下，向着与自己电荷符号相反的一端运动
导体尖端的电荷密度很大，因此，使空气分子电离的现象更容易发生在导体的尖端。
导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。
导体尖端电荷密度大
空气中残留带电粒子剧烈运动
分子中正负电荷分开
正负电荷奔向异种电荷
相当于尖端失去电荷
1.避免：尖端放电会使高压设备上电能损失，故高压设备导体的表面都是非常光滑。
2.现象：夜间高压线周围出现的绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的尖端放电现象。
生活应用3:汽车接地导电带
处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。如果放入静电场的是一个空腔导体，电荷分布又有什么特点呢？
导体球壳内(或金属网罩)达到静电平衡后，内部场强处处为0，不受外部电场的影响，内部的仪器不会受到外电场的影响，这种现象叫做静电屏蔽。
电子仪器外套金属网罩；通讯电缆外包一层金属等。
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。
接地的封闭导体壳，内部电场对外部没有影响
武当山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿，全部为铜铸鎏金。 雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球，来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新炼洗过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。
你还知道关于静电的其他应用吗？
静电除尘的原理：带电粒子在电场中受到静电力作用向着电极运动，最后被吸附在电极上。
▲A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，B附近的电场更强，B附近的空气分子更容易被电离；
▲电子在向着正极A运动的过程中，遇到油烟中的小油滴，会使油滴带负电。
▲接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电，在静电力的作用下，油漆微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，这就是静电喷漆。
▲利用有机光导体的光敏特性，让电荷排列组合成相应的文字图样，利用静电吸附吸上墨粉，再将墨粉图样转印到纸上。
任何导体在静电场中都会处于静电平衡
处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为0。
2023年8月15号，一群游客在新疆吐鲁番某沙漠景区自驾游。兴致正浓时天色突变，眼见雷雨将至，随后沙丘高处的几名游客头发直立如同刺猬一般，如图所示。此时为了保障人身安全，下列避险方式最为有效合理的是（　　）A．躲进汽车里 B．往沙漠高处跑C．用水将头发淋湿D．蹲下并用手触摸地面
雷雨将至，几名游客头发直立如同刺猬一般，说明空气中有很多带电的自由电荷，现在最有效的有效合理的一种避险方式是能找个静电屏蔽的地方，躲进汽车里，因为汽车的金属制造，汽车里面能起到静电屏蔽。故选A。
（多选）中国古代屋脊两头，有一仰起的龙头，龙口吐出伸向天空且曲折的金属“舌头”，“舌根”连接一根直通地下的细铁丝、起到避雷的作用。当一团雷云位于房屋正上方时，屋顶的避雷针顶端聚集大量电子，图中虚线为等势面，下列说法正确的是（　　）A．雷云带正电 B．避雷针的电势比雷云的电势高C．电子的运动方向始终与图中等势面垂直D．避雷针顶端不断向空气释放电子中和雷云
A．屋顶的避雷针顶端聚集大量电子，可知雷云带正电，故A正确；B．雷云带正电，所以避雷针的电势比雷云的电势低，故B错误；CD．根据电荷间的相互作用可知，避雷针顶端不断向空气释放电子中和雷云，电子的运动方向未知，所以电子的运动方向不会始终与图中等势面垂直，故C错误，D正确。故选AD。
（多选）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，瓶内的金属片和锯条的情况如图所示（俯视图）。将锯条与起电机的负极相连，金属片与起电机的正极相连。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。当把起电机一摇，顿时塑料瓶清澈透明，停止摇动，又是烟雾缭绕。关于此实验下列说法正确的是（　）A．锯条附近的电场强度比金属片附近的大B．附着自由电子的烟尘最终被金属片吸附C．烟尘被吸附的过程中，加速度保持不变D．烟尘被吸附的过程中，电势能一定变大
A．将锯条与起电机的负极相连，金属片与起电机的正极相连，锯条和金属片均与起电机的两极是等势体，静电平衡的导体，锯条相对于易拉罐的金属片更接近尖端物体，尖端电荷更密集，所以电场强度更大，故A正确；B．当摇动起电机时，金属片与锯条带上等量的异种电荷，二者之间产生强电场，使空气电离而产生负离子和正离子，负离子在电场力的作用下，向正极移动时，碰到烟尘微粒使它带负电，带电尘粒在电场力的作用下，向正极移动，烟尘最终被吸附到金属片上，则会看起来清澈很多，故B正确；C．烟尘在向某极运动过程中，越接近两极则场强越大，电场力越大，加速度越大，则烟尘所受加速度是变化的，故C错误；D．烟尘被吸附过程中电场力对它做正功，电势能减小，故D错误。故选AB。