高中人教版 (2019)4 静电的防止与利用精品ppt课件

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物理观念：通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，感受静电平衡概念的 立过程。科学思维：掌握归纳、演绎推理的方法，训练学生的推理能力，亲身感受知识的建立过程。科学探究：通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。科学态度与责任：经历观察、实验、探究等学习活动，培养尊重客观事实、实事求是的科学态度。重点：掌握静电平衡的概念，理解静电平衡的特征难点：应用静电平衡知识，认识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象
小孩手碰到金属球时，为什么会被击出去这么远？
小孩在手碰到金属球前的步行过程中，脚与地面之间摩擦，使他带上了大量的静电，当手碰到金属球 ，手与金属球之间发生强烈的放电现象，因而人被击出去了。
这是一个静电现象，静电现象与我们的生活密不可分，今天我们就来学习静电的防止与利用，这对我们以后的工作和生活会带来很大的好处。
把一个不带电的金属导体放到电场强度为 E的电场中，导体上会出现怎样的现象？
只要金属内部的场强没有完全抵消为零，其他的自由电子就还会受到电场力的作用，继续发生定向移动，继续产生附加电场，进一步抵消外电场，直至金属内部的合场强为零，自由电子停止定向移动，导体处于静电平衡状态。
金属导体中自由电子受到电场力的作用向右移动，在导体右侧面上感应出负电荷，左侧面上感应出正电荷。这种现象叫静电感应。
感应电荷会产生附加电场，对外电场起抵消作用。
导体内部和表面的自由电荷不再定向移动.
3.静电平衡状态下导体的特点
(1)静电平衡时导体内部的场强处处为0 。
E感与E等值反向，合场强为0
(2)静电平衡时导体表面处的电场线一定与表面垂直。
处于静电平衡的导体，其表面电场线为什么与导体表面一定垂直？
如果电场方向与导体表面不垂直，那么就会有沿表面切线方向的场强分量，如图所示。
自由电荷就会受到沿切线方向的电场分力作用，就会发生定向移动，这与静电平衡是矛盾的。
所以，静电平衡时，导体表面附近的电场线一定与表面垂直。
(3)净电荷只分布在导体的外表面，导体内部没有净电荷
(4)表面越尖处净电荷密度越大，凹陷处几乎无净电荷
通过法拉第圆筒实验得出净电荷的分布。
①球形导体静电平衡时的净电荷分布
②一端大一端小的导体静电平衡时的净电荷分布
导体尖锐部位的电荷特别密集，尖端附近的电场特别强，会把空气分子“撕裂”，使分子中的正负电荷分离，叫空气的电离.
中性分子被电离后变成带负电的自由电子和带正电的离子，其中与导体尖端电荷异号的粒子，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。这种现象叫尖端放电。
强电场使空气分子电离，尖端上的电荷被空气中异号电荷中和
(1)将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地的良好接触，就成为避雷针。
(2)高压设备中导体的表面应该尽量光滑，避免尖端放电导致高压设备上电能的损失。
(3)夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕，俗称电晕，这是一种微弱的放电现象。
(4)视频: 从特斯拉线圈中引出的闪电
(5)视频: 东方明珠被雷击而“金刚不坏”
导体达到静电平衡时，内部场强处处为0。把导体空腔或金属网罩放入电场中，无论导体外部电场如何，其内部不受外电场的影响（场强始终为0） ，这种现象叫做静电屏蔽。
视频:金属网罩屏蔽外电场
(1)第一种情况，导体内空腔不受外界电场的影响.
2.静电屏蔽的两种情况
如图所示，因场源电荷产生的电场强度与导体球壳表面的感应电荷在空腔内的电场强度矢量和为零，表现为导体内空腔不受外部电场的影响，起到了屏蔽外部电场的作用。
(2)第二种情况，接地空腔导体内部电场强度不影响外部空间。
如图所示，当空腔导体接地时，地球与导体形成同一个导体，空腔内壁是场源电荷的近端，感应异种电荷，地球是远端，感应同种电荷，空腔导体的外表面没有感应电荷，可理解为内部电场对空腔外不产生影响，对内部的电场起到了屏蔽作用。
视频:高压电击下笼中小鸟依然活蹦乱跳
视频:高压电击下金属箱中小孩依然安然无恙
(2)三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线屏蔽起来，免遭雷击。
(1)电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，对人体起到静电屏蔽作业，安全作业。
(3)给电子仪器和设备套上的金属网外套，使其不受外部电磁场的干扰。
(4)给电视电览线外面包一层铅皮，使其不受外部电磁波的影响。
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。
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.
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.
复印机也应用了静电吸附。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 。没有光照时，OPC 是绝缘体，受到光照时变成导体。静电复印的工作流程如下：
静电可能引起油罐、瓦斯、煤矿、麻醉剂等爆炸
五、静电的危害与 防止
静电的危害可能随时发生。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……因此，静电的危害必须引起人们的警惕。
湖北的武当山古建筑群是世界文化遗产之一，在武当山主峰天柱峰上有一座金殿，是我国现存最大的铜铸鎏金大殿。
这座金殿最为奇特的是，每逢电闪雷鸣的时候，火球会在金殿周围滚动，但霹雳却击不毁金殿；
雨过天晴后，大殿光彩夺目，像被洗过一样，这就是“雷火炼殿”奇观。后来，因金殿周围的一些建筑物常被雷击，金殿也安装了避雷设施。此后，雷火炼殿奇观消失，没有水火的洗炼，金殿的色泽也黯淡了许多。“雷火炼殿”说明，球状物体可以积累电荷，产生火花放电。
在静电平衡现象中，下列说法正确的有______ (1)静电平衡是由于导体内的自由电子在外电场的作用下发生定向移动，导致电荷在导体内发生重新分布(2)达到静电平衡时，导体内部和表面电荷将停止运动(3)达到静电平衡时，导体内部将没有“净”电荷(4)达到静电平衡时，所有感应电荷在导体内部产生的合场强为零
(2)若将正点电荷放在球心上，如图乙所示，再求上述①②③问．
(3)若将图乙的外壳接地，再求上述①②③问．
(1)在一定厚度的空心金属球壳外左侧放一正点电荷Q，如图甲所示．问：①金属球壳表面的带电情况．②画出金属球壳内、中、外的电场线分布情况．③A、B、C、D四点的场强大小关系．④若已知B点到Q的距离为L，求感应电荷在B点产生的场强大小和方向.
③EA>EB=EC=ED=0
①内表面负电,外表面正电
③ED>EA>EC=EB=0
①内表面负电,外表面不带电
③ED>EC=EB=EA=0
请用学过的电学知识判断下列说法正确的是(　　)A.高压作业电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B.小鸟停在单根高压输电线上会被电死C.燃气灶的电子点火器的放电电极做成钉尖型比球形好D.打雷时，呆在汽车里比呆在木屋里要危险
下列实验中，验电器的金属箔片会张开的是(　 )
1.静电平衡状态下导体的特点①处于静电平衡状态下的导体，内部的场强处处为零。②表面处的电场强度不为零，表面处的电场强方向跟导体表面垂直。2.静电平衡时导体上电荷的分布的特点(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。
3.尖端放电4.静电屏蔽有两种情况:(1)第一种情况，导体内空腔不受外界电场的影响。(2)第二种情况接地空腔导体内部电场强度不影响外部空间。5.静电的利用（1）静电除尘（2）静电喷漆（3）静电复印
1.下列做法中，属于预防静电危害的是（　　）A．静电喷漆 B．在烟道的中央装有静电除尘器 C．电视机上装有一条户外天线 D．运输汽油等易燃易爆物品的车辆拖一条铁链在地上
2.有一次，小明的手指靠近金属门把手时，突然有一种被电击的感觉。这是因为运动摩擦使身体带电，当手指靠近门把手时，二者之间形成的放电现象。若放电前，小明的手指带负电。有关金属门把手的两端被感应带电的情况，下列图中标示正确的是（　　）
A B C D
3.一个带电的金属球，当它带的电量减少后，其内部的场强将（　　）A．一定增强 B．一定减弱 C．可能增强可能减弱 D．不变
4.下列说法正确的是（　　）A．处于静电平衡的导体，内部的电场强度和电势均为零 B．元电荷是电子和质子的统称 C．用静电喷漆的方法给汽车喷涂油漆，既省漆又均匀D．避雷针避雷是利用尖端放电中和空气中的异种电荷
筒的外壁接触、再与验电器的小球接触，验电器的箔片会______；让系统回到初始状态，用小球先与圆筒的内壁接触、再与验电器小球接触，验电器的箔片将会________（以上两空均选填“张开”或“不张开”）。
5. 如图所示，一个带电的金属圆筒（法拉第圆筒）和一个验电器相距较远地方放置。现用一个（不带电的）带绝缘手柄的金属小球先与圆
6.一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点荷。图中的哪一个能正确表示其电场分布的情况 ( )
7.如图所示，两个相同的空心金属球M和N，M带-Q电荷，N不带电（M、N相距很远，互不影响），旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时（　　）A．P、R上均出现感应电荷 B．P上没有，而R上有感应电荷 C．P上有，而R上没有感应电荷 D．P、R上均没有感应电荷