2021学年第5节 静电的利用与防护公开课教学设计及反思

静电的利用与防护

【教学目标】

【教学重难点】

1．分析讨论静电在激光打印、静电喷涂、静电除尘中的应用。

2．通过静电现象的利用和防护，增强安全利用静电的意识。

【教学过程】

一、导入新课

静电现象在自然界普遍存在，雷电便是其中的一种（教师课件展示雷电图）。在生产生活中也时常会发生静电现象。人们可让静电服务于生产生活，但也需对其进行防护，做到趋利避害。应该怎样利用或防护静电呢？本节将进行介绍。

二、新知学习

知识点一  静电的利用

[观图助学]

电鳐放电治病

1．医生常把病人放到电鳐身上，或者让病人去碰一下正在放电的电鳐来治疗风湿病和癫狂病等。

喷杯式静电喷涂法

2．碗形喷杯高速旋转并带负高压，涂料从喷杯中心流出，从喷杯的前端以雾状喷出，被涂工件接地，涂料微粒就被吸引到工件上。

①涂件；②回转杯；③涂料容器；④驱动电机；⑤支架；⑥直流高压电源。

这种方法涂料微粒带的电荷量较大，微粒在工件上的吸着率较高。

1．静电除尘能有效处理烟雾，与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少，效率高。

2．静电喷涂是通过高压静电发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法。

3．激光打印也是通过静电来实现打印的。

4．静电还有很多应用，空气净化器，用静电处理种子提高发芽率，利用静电处理水，既能杀菌还能减少水垢，等等。

知识点二  静电的防护

[观图助学]

       

       

以上两图在静电防护方面采用的方法相同吗？

1．防止静电危害的方法之一是尽快把静电导入地下。

2．雷击：带电云层接近地面时，地面上的物体由于静电感应而带异号电荷，这些感应电荷分布在高大建筑物、大树等突出的物体上，物体和云层间形成很强的电场，使空气电离，云层与地面间形成强烈的火花放电。

静电水处理器的工作原理：接通220V  50Hz的电源时，供给副机能量，使之阴阳极间形成高压静电场，被处理水从场经过时受场作用，水分子的偶极矩增大，并呈链状排列。同时一些物理性能发生变化（电导率，表面张力）等，此方法处理的水为静电活化水。

防止静电的方法：

1．出门前去洗个手，或者先把手放墙上抹一下去除静电。

2．为避免静电击打，可用小金属器件（如钥匙）、棉抹布等先碰触大门、门把、椅背、床栏等消除静电，再用手触及。

3．穿全棉的内衣。

4．尽量避免使用化纤地毯和以塑料为表面材料的用具，以防止摩擦起电。

5．尽可能远离诸如电视机、电冰箱之类的电器，以防止感应起电。

三、核心探究

核心要点1  静电的利用

[要点归纳]

1．静电的利用依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在电场力的作用下，奔向并吸附到电极上。

2．有时利用静电产生的强电场从而使水净化，有时利用高电压低电流治疗疾病等。

3．静电的利用实例—静电复印

复印机用的感光鼓材料是感光型半导体：即在暗态时（不受光）为绝缘体；而在亮态（受光）时为导体。如图所示。

感应型半导体充电后工作示意图

复印机的工作原理是利用光导体的电位特性，在光导体没有受光照的状态下进行充电，使其表面带上均匀的电荷，然后通过光学成像原理，使原稿图像成像在光导体上。有图像部分因没有受到光照（相当于暗态），所以光导体表面仍带有电荷，而无图像区域则受到光照（相当于亮态），所以光导体表面的电荷通过基体的接地，使表面的电荷消失，从而形成了静电潜像。再后是通过静电原理，使用带有极性相反电荷的墨粉，使光导体表面的静电潜像转化成为光导体表面的墨粉图像。最后，仍然通过静电原理，将光导体表面的墨粉图像转印到复印纸表面，完成复印的基本过程。

[试题案例]

[例1]如图所示为静电除尘机理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除尘区，放电极（位于中央）和集尘极分别接到高压直流电源的两极上，其间电场线如图。带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动并沉积，达到除尘的目的。不考虑尘埃间的相互作用及其他作用，下列说法正确的是（    ）

A．电场线方向由放电极指向集尘极

B．图中a点电场强度小于b点电场强度

C．尘埃会沿图中虚线从c到d运动

D．尘埃在运动过程中动能增大

解析  由题知带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动，则知集尘极带正电荷，是正极，所以电场线方向由集尘极指向放电极，A项错误；集尘极带正电荷，是正极，a点更靠近放电极，所以图中a点电场强度大于b点电场强度，B项错误；放电极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的，不会沿图中虚线从c到d运动，C项错误；带电尘埃所受的电场力做正功，所以运动过程中动能增大，D项正确。

答案  D

[针对训练1]（多选）静电喷涂时，喷枪带负电。被喷工件带正电，喷枪喷出的涂料微粒带负电。假设微粒被喷出后只受静电力作用，最后吸附在工件表面。微粒在向工件靠近的过程中（    ）

A．克服电场力做功     B．动能逐渐增大

C．沿着电场线运动     D．加速度先减小后增大

解析  涂料微粒所受的电场力方向向左，其位移方向大体向左，则电场力对涂料微粒做正功，动能增加，A错误，B正确；由于涂料微粒有初速度，故不一定沿电场线方向运动，C错误；涂料微粒的重力不计，根据电场强度的分布可知，所受电场力先减小后增大，则加速度先减小后增大，D正确。

答案  BD

核心要点2  静电的防护

[要点归纳]

1．静电的危害

（1）静电吸附尘埃会对印刷、制药、合成纤维等工业生产带来危害。

（2）静电对高密仪器有干扰甚至毁坏作用。

（3）静电最大的危害是静电火花点燃某些易燃物质而引起爆炸。

2．静电的防护

（1）抑制静电的产生。

（2）加速静电的泄漏。

（3）进行静电中和。

常用的防护措施有：①接地；②搭接；③屏蔽；④对几乎不能泄漏静电的绝缘体用抗静电剂以增大电导率，使静电易于泄漏；⑤采用喷雾、洒水等方法提高环境湿度，抑制静电的产生；⑥使用静电消除器，进行静电中和。

[试题案例]

[例2]在下列措施中，哪些能将产生的静电尽快导走（    ）

A．飞机轮子上搭地线     B．印染车间保持湿度

C．复印图片       D．电工钳柄装有绝缘套

解析  飞机在飞行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量静电荷，降落时会对地面人员带来危害及火灾隐患。因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电，采取的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎；在印染工作车间也同样容易产生静电，静电给车间带来火灾隐患，为防止火灾发生，其中安全措施之一就是车间保持湿度，从而通过湿润的空气及时导走静电；在复印图片环节中，则需要应用静电；电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保证电工的安全。

答案  AB

[针对训练2]以下叙述中属于静电危害的是________；属于静电防止的是________，属于静电利用的是________。

A．在建筑物顶上安装避雷针

B．人在地毯上行走后，接触金属把手时有触电的感觉

C．油罐车上连接搭地铁链

D．静电植绒、静电复印

答案  B  AC  D

【课堂总结】

静电除尘

静电      静电的利用    静电喷雾

的利                    静电打印

用与                    避雷针（导走电荷）

防护      静电的防护    静电屏蔽