9.4《静电的防止与利用》（学案）-【高效课堂】2022-2023学年高二物理同步备课精讲练（人教版2019必修第三册）.docx

1、9.4 静电的防止与利用学习目标：（1）知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态的导体的特性（2）了解空气电离和尖端放电现象（3）了解静电屏蔽现象及其有关应用基础新知1.静电平衡静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象。静电平衡状态：导体内的自由电荷不再发生定向移动的状态。2.电离和尖端放电电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场强度很大，空气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分子中的正、负电荷分离的现象。尖端放电：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，相当于导体从尖端失去电荷的现象。尖端放电的应用与防止

2、：应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。3.静电屏蔽静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为零，外电场对壳内不会产生影响。静电屏蔽的应用：（1）把电学仪器放在封闭的金属壳里。（2）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，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。（3）野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来。4.静电吸附静电虽然会有危害，但也可以利用。在电场中，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。这一原理在生产技术上被广泛应用。应用实例：静电除尘、静电喷涂、静电复印、静

3、电植绒等。5.静电的危害与防止静电是一种常见现象，它会给人们带来麻烦，甚至造成危害。如在印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张粘在一起，难以分开；在印染厂里，棉纱、毛绒、人造纤维上的静电会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降。静电对现代高精密度、高灵敏度电子设备影响很大，大量的静电不但会妨碍电子设备的正常运行，甚至会因火花放电而击穿电子仪器的某些器件。防止静电危害的主要方法与途径（1）尽量减少静电的产生，常用的方法是增大空气的湿度。（2）尽快把静电导走，防止静电积累，常用的最简单办法是接地。（3）在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风，消除静电火花的引爆条件。基础检测1（多选）在下列各种措施中

4、，属于利用静电的是（）A静电除尘B静电喷雾C激光打印D在高大的建筑物顶端安装避雷针【答案】ABC【解析】利用静电可以进行静电除尘、静电喷涂、激光打印，ABC符合题意；高大建筑物上的避雷针是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，D不符合题意。2(多选)关于静电感应和静电平衡，以下说法正确的是()A静电感应是由于导体内的自由电子受静电力作用的结果B导体内的自由电子都不运动称为静电平衡C处于静电平衡状态时，导体所占空间各处电场强度均为零D处于静电平衡状态时，导体内部将没有多余的“净”电荷【答案】AD【解析】静电平衡是由于导体内的自由电子受静电力的作用而发生定向移动，最后达到稳定的状态，选项A正确；达

5、到静电平衡后，自由电子不再定向移动，但是仍然做无规则的热运动，选项B错误；导体处于静电平衡时，电荷只分布在导体外表面上，导体内部没有多余的“净”电荷，选项D正确；导体处于静电平衡时，导体内部的电场强度为零，但导体表面的电场强度不为零，选项C错误。考点探究考点一：对静电平衡的理解静电平衡过程： 放入电场（E）中的导体（ABCD），由于静电感应，导体内的自由电子在导体内定向移动（左图），在导体的两侧出现感应电荷，同时在导体内部形成反向的电场E（右图）。 导体内的自由电荷不再发生定向移动（左图），此时，感应电荷的电场增到与外电场相等。即，导体内合场强为零（右图）。静电平衡的实质在达到静电平衡的过程中

6、，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合0。静电平衡时，导体上的电荷分布特点：（1）净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷。（2）感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，近异远同。（3）净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方，电荷的分布越密集。（4）表面任一点，场强方向跟该点表面垂直。 处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的求解方法：(1)运用求出外电场场强E外的大小和方向(2)由于导体

7、处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合0(3)由E外E感0，求出感应电场E感的大小和方向针对训练1如图所示，先用绝缘细线将导体悬挂起来，并使导体带电。然后用带绝缘柄的不带电小球接触A点，再用小球与验电器接触。用同样的方法检验B、C部位的带电情况，则（）A与A接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大B与C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度最大C与A、B、C接触再与验电器接触，验电器箔片张开的角度一样大D通过实验可确定导体上平坦部位电荷分布比较密集【答案】B【解析】带电导体的平坦部位电荷比较稀疏，凸出部位电荷比较密集，即C处电荷最密集，B处次之，A处最稀疏，因此小球接触A点时，取得的电

8、荷量最少，与验电器接触时，验电器箔片得到的电荷量最少，箔片张开的角度最小；反之与C处接触时，箔片张开的角度最大。故ACD错误，B正确。2（多选）如图所示，在水平放置的光滑金属板中心正上方有一带正电的点电荷，另一表面绝缘、带正电的金属小球（可视为质点，且不影响原电场）以初速度在金属板上自左向右自由运动，在运动过程中（）A小球先做减速运动后做加速运动B小球做匀速直线运动C小球做变加速直线运动D小球受到的静电力对小球做功为零【答案】BD【解析】光滑金属板处于静电平衡状态，小球受到的电场力的方向与金属板表面垂直，故小球受到的合外力为零，小球做匀速直线运动；小球以初速度在金属板上自左向右自由运动过程中，

9、小球受到的静电力对小球不做功，故BD正确，AC错误。考点二：对静电屏蔽的理解静电屏蔽的两种情况：屏蔽外电场：因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用屏蔽腔内电场：没有接地时，静电平衡状态下，导体壳内外表面出现等量异种电荷，场源正电荷的场，终于导体壳内表面负电荷，再起于导体壳外表面正电荷，终于无穷远，壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零。接地后，壳外的正电荷被大地负电荷中和，起于场源正电荷的场终于导体壳内表面负电荷，导体壳内外表面之间及导体外部场强处处为零，导体外部空间不受内部电场影响。两种静电屏蔽的实质：产生过程都是因静电感

10、应。是激发电场与感应电场叠加的结果，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体。处理静电屏蔽问题的注意点(1)空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清是哪一部分电场作用，还是合电场作用的结果。(2)对静电感应，要掌握导体内部的自由电荷是如何移动的，是如何建立起附加电场的，何处会出现感应电荷。(3)对静电平衡，要理解导体达到静电平衡时所具有的特点。针对训练1（多选）如图所示，原来不带电的金属球壳内壁接地，将一带正电的小球放入其中，但不与球壳接触，则()A球壳内壁带负电B球壳外壁带正电C球壳外壁不带电D若将接地线去掉

11、再移去正电荷，球壳外壁带负电【答案】ACD【解析】由静电屏蔽知识可得，未接地前电场线分布特点如图，球壳是个等势体，无论是内壳还是外壳接地，都是大地上的电子受电场力作用逆着电场线与外壳正电中和，使外壳不带电，故AC正确，B错。若移出正电荷，则剩余负电都分布在外表面，D正确。故选ACD2如图所示，一个验电器用金属网罩住，当加上水平向右的、场强大小为E的匀强电场时，下列说法正确的是（）A验电器的箔片张开B金属网罩内部空间存在向右的匀强电场C金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向水平向左D金属网罩内外表面都存在感应电荷 【答案】C【解析】因为在金属内部由于电子可以自由移动，当加上水平向右

12、的、场强大小为E的匀强电场时，金属网罩会产生一个与外加电场相反的电场，来抵消在金属内部的电场，以保证平衡，从而金属上电荷重新分布就是所谓“静电屏蔽”的原理此时验电器不会受到影响，故验电器的箔片不张开，选项AB错误。由以上分析可知，金属网罩上的感应电荷在金属网罩内部空间产生的电场方向水平向左，选项C正确；由于静电感应，则金属网罩外表面存在感应电荷，内表面不存在感应电荷，选项D错误。考点三：静电的产生、应用和防止静电的产生两种不同的物体相互摩擦可以起电。摩擦起的电在能导电的物体上可迅速流失，而在不导电的绝缘体(如化纤、毛织物等物体)上就不会流失而形成静电，并聚集起来，当达到一定的电压时就产生放电现

13、象，产生火花并发出声响。静电的应用利用静电的性质应用举例利用静电能吸引较小物体静电复印、静电喷漆、静电喷雾、激光打印、静电除尘利用高压产生的电场静电保鲜、静电灭菌、农作物种子处理利用放电产生物臭氧防止紫外线、氮合成氨静电的防止（1）尽量减少静电的产生，常用的方法是增大空气的湿度。（2）尽快把静电导走，防止静电积累，常用的最简单办法是接地。（3）在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风，消除静电火花的引爆条件。针对训练1（多选）下列哪些措施是为了防止静电的危害（）A油罐车的后边有条铁链搭到地上B农药喷洒飞机喷洒的农药雾滴带正电C家用电器如洗衣机接有地线D手机一般都装有天线【答案】AC【解析】

14、油罐车的后边有条铁链搭到地上，目的是把油罐车产生的静电荷导到地下，保证油罐车的安全，家用电器也一样，属于静电防止，选项AC正确；农药喷洒飞机喷洒的农药雾滴带正电，而叶子上都带有负电，农药不会被风吹走，属于静电利用，B错误；手机接有天线的目的是很好地接收信号，是利用静电，D错误。2下列哪些做法属于静电利用（）A印刷厂要保持适当的湿度B油罐车运油时要安装一条拖地的金属链C空气静电净化器D做静电实验时，实验室要通气，以避免空气中有过多的二氧化碳、水蒸气或各种离子【答案】C【解析】印刷厂要保持适当的湿度，油罐车运油时要安装一条拖地的金属链，做静电实验时，实验室要通气，以避免空气中有过多的二氧化碳、水蒸气或各种离子，都是防止静电，故ABD错误；空气静电净化器是利用静电净化空气，故 C正确。课堂小结：