物理人教版（2023）必修第三冊(cè)9.4靜電的防止及應(yīng)用（共33張ppt）

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9.4靜電的防止與應(yīng)用

人教版（2023）高中物理（必修第三冊(cè)）

第九章靜電場(chǎng)及其應(yīng)用

第2頁(yè)

課堂導(dǎo)入

知識(shí)回顧

靜電感應(yīng)

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A

B

C

把金屬導(dǎo)體放在外部電場(chǎng)中，導(dǎo)體內(nèi)自由電荷重新分布的現(xiàn)象。

第3頁(yè)

知識(shí)講解

思考：不受外界影響時(shí)，導(dǎo)體中大量的自由電子做無(wú)規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。若將導(dǎo)體放入電場(chǎng)強(qiáng)度為E0的電場(chǎng)中，自由電子怎樣運(yùn)動(dòng)？

第4頁(yè)

知識(shí)講解

E0

E′

E合=0

E′=E0

金屬導(dǎo)體放在勻強(qiáng)電場(chǎng)中

問(wèn)題2：導(dǎo)體內(nèi)部自由電子會(huì)源源不斷向外表面運(yùn)動(dòng)嗎？

問(wèn)題1：自由電子會(huì)運(yùn)動(dòng)嗎？

1.概念：

導(dǎo)體內(nèi)無(wú)電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)；

2.靜電平衡特點(diǎn)：

①導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零

②電荷分布在導(dǎo)體表面。

一、靜電平衡的特點(diǎn)

③導(dǎo)體表面附近電場(chǎng)強(qiáng)度方向與表面垂直。

第5頁(yè)

知識(shí)講解

3、靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)：

結(jié)論1：導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。

結(jié)論2：在導(dǎo)體表面，越尖銳的位置，電荷密度（單位面積的電荷量）越大。

實(shí)驗(yàn)演示1：法拉第圓筒

實(shí)驗(yàn)演示2：不規(guī)則帶電體

一、靜電平衡

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知識(shí)講解

3、靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布特點(diǎn)：

靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷，凈電荷只分布在導(dǎo)體的外表面。

處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體，在導(dǎo)體外表面，越尖銳的位置，電荷的密度（單位面積的電荷量）越大，周?chē)膱?chǎng)強(qiáng)也越大;凹陷的位置幾乎沒(méi)有電荷。

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知識(shí)講解

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尖端周?chē)妶?chǎng)很強(qiáng)

空氣電離

尖端上的電荷被中和

等效于

尖端釋放電荷

空氣的電離：強(qiáng)電場(chǎng)使空氣分子中正負(fù)電荷分離的現(xiàn)象叫做空氣的電離。

尖端放電：導(dǎo)體尖端的強(qiáng)電場(chǎng)使附近的空氣電離，電離后的異種離子與尖端的電荷中和，相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端失去電荷的現(xiàn)象．

閱讀課本P19頁(yè)內(nèi)容

第8頁(yè)

知識(shí)講解

I

避雷針的原理

I

第9頁(yè)

知識(shí)講解

尖端放電的應(yīng)用：避雷針

第10頁(yè)

知識(shí)講解

尖端放電的應(yīng)用：打火裝置

燃?xì)庠铧c(diǎn)火裝置

第11頁(yè)

知識(shí)講解

尖端放電會(huì)導(dǎo)致高壓設(shè)備上電能的損失，所以高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面應(yīng)該盡量光滑。夜間高壓線(xiàn)周?chē)袝r(shí)會(huì)出現(xiàn)一層綠色光暈，伴隨嘶嘶聲，這種現(xiàn)象俗稱(chēng)電暈，這是一種微弱的放電現(xiàn)象。

尖端放電的防止：一般高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面應(yīng)該盡量光滑，

減少電能的損失

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知識(shí)講解

處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體，電荷只分布在外表面，內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)處處為零。

將此導(dǎo)體挖成中空

中空部分的場(chǎng)強(qiáng)也處處為零，放在中空部分的物體不受電場(chǎng)的影響。

靜電屏蔽現(xiàn)象

第13頁(yè)

知識(shí)講解

第14頁(yè)

知識(shí)講解

法拉第籠

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知識(shí)講解

3．靜電屏蔽的兩種情況

(1)屏蔽外電場(chǎng)：導(dǎo)體外部的電場(chǎng)影響不到導(dǎo)體內(nèi)部

①現(xiàn)象：由于靜電感應(yīng)，驗(yàn)電器箔片張開(kāi)。將驗(yàn)電器放入導(dǎo)體網(wǎng)罩內(nèi)部后驗(yàn)電器

箔片不張開(kāi)，即外部電場(chǎng)影響不到導(dǎo)體內(nèi)部。

②本質(zhì)：是靜電感應(yīng)，導(dǎo)體外表面感應(yīng)電荷與外電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)部任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)的

疊加結(jié)果為零。

第16頁(yè)

知識(shí)講解

靜電屏蔽的另一種形式

金屬罩接地后，地上的自由電子，沿導(dǎo)線(xiàn)向上移動(dòng)，把金屬罩外部的正電荷中和，結(jié)果，小球的電場(chǎng)被控制在金屬罩的內(nèi)部，外部不再受影響。

第17頁(yè)

知識(shí)講解

靜電屏蔽的特技表演

第18頁(yè)

知識(shí)講解

②電子儀器外套金屬網(wǎng)罩；通訊電纜外包一層鉛皮等。

4．應(yīng)用：

①精密電學(xué)儀器或電子設(shè)備外面套有金屬罩

第19頁(yè)

知識(shí)講解

超高壓帶電作業(yè)的工人穿戴的工作服，是用包含金屬絲的織物制成的。

第20頁(yè)

知識(shí)講解

三條輸電線(xiàn)上方還有兩根導(dǎo)線(xiàn)與大地相連，形成一個(gè)稀疏金屬“網(wǎng)”，將高壓線(xiàn)屏蔽起來(lái)。

第21頁(yè)

知識(shí)講解

防輻射孕婦服

機(jī)械表的金屬外殼

數(shù)據(jù)線(xiàn)的金屬包線(xiàn)

靜

電

屏

蔽

應(yīng)

用

第22頁(yè)

知識(shí)講解

靜電的危害可能隨時(shí)發(fā)生。醫(yī)院手術(shù)臺(tái)上，靜電火花有可能引起麻醉劑爆炸；

煤礦里，靜電火花會(huì)引起瓦斯爆炸……

因此，靜電的危害必須引起人們的警惕。

瓦

斯

爆

炸

在干燥的天氣里脫去化纖衣服時(shí)，由于摩擦，身體上會(huì)積累大量電荷，這是如果用手指靠近金屬物品時(shí)，會(huì)看到火花，聽(tīng)到噼啪聲。這就是火花放電。

靜電的危害

第23頁(yè)

知識(shí)講解

避免靜電火花的危害

▲油罐車(chē)的接地鐵鏈

▲加油站的靜電釋放器

第24頁(yè)

知識(shí)講解

八、靜電的應(yīng)用——靜電吸附

1、靜電除塵：

2、靜電噴漆：

氣體電離

→粉塵電荷

→移向電極

→粉塵搜集

原理：接負(fù)高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負(fù)電，在靜電力作用下，這些微粒向著作為正極的工件運(yùn)動(dòng)，并沉積在工件的表面，完成噴漆工作

●應(yīng)用：

讓帶電微粒在電場(chǎng)力作用下，奔向并吸附在電極上。

第25頁(yè)

知識(shí)講解

2.應(yīng)用：

(3)靜電復(fù)印

利用有機(jī)光導(dǎo)體的光敏特性，讓電荷排列組合成相應(yīng)的文字圖樣，利用靜電吸附吸上墨粉，再將墨粉圖樣轉(zhuǎn)印到紙上。

第26頁(yè)

知識(shí)講解

1.關(guān)于靜電平衡狀態(tài)，正確的表述是:

A.只有靜電感應(yīng)的導(dǎo)體,才有靜電平衡狀態(tài).

B.絕緣體也有靜電平衡狀態(tài)。

C.不論導(dǎo)體是否帶有電荷,只要電荷不再

定向移動(dòng),這種狀態(tài)就是靜電平衡狀態(tài)。

D.導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí)內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為0。

CD

第27頁(yè)

知識(shí)講解

C

2.當(dāng)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡狀態(tài)時(shí)，其場(chǎng)強(qiáng)的特征是：()

A.外電場(chǎng)E0消失。

B.感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)E'為零。

C.導(dǎo)體內(nèi)部合場(chǎng)強(qiáng)E內(nèi)=E0+E'=0。

D.導(dǎo)體表面和內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)均為零。

第28頁(yè)

知識(shí)講解

3.在孤立點(diǎn)電荷+Q的電場(chǎng)中，金屬園盤(pán)處于靜電平衡狀態(tài)：

1.盤(pán)內(nèi)M點(diǎn)與O點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)關(guān)系？

2.盤(pán)上感應(yīng)電荷在O點(diǎn)處場(chǎng)強(qiáng)大小和方向？

+Q

O

M

L

E外

E感

（EM=EO=0）

（E感=E外=KQ/L2，水平向右）

第29頁(yè)

知識(shí)講解

4.在下列實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)電器的金屬箔會(huì)張開(kāi)的是

（）

B

第30頁(yè)

知識(shí)講解

5.如圖,B是帶有絕緣支架的空腔帶電金屬

球殼,A是驗(yàn)電器,A、B相距較遠(yuǎn),導(dǎo)線(xiàn)C的一端

接驗(yàn)電器的金屬球,下列現(xiàn)象正確的是()

A.將C的另一端與B的外殼接

觸,驗(yàn)電器的金箔張開(kāi)

B.將C的另一端與B的內(nèi)表面

接觸,驗(yàn)電器的金箔張開(kāi)

C.將C的另一端與B的外殼接

觸,驗(yàn)電器的金箔不張開(kāi)

D.將C的另一端與B的內(nèi)表面

接觸,驗(yàn)電器的金箔不張開(kāi)

A

B

C

AB

第31頁(yè)

知識(shí)講解

6.如圖所示,在孤立點(diǎn)電荷+Q的電場(chǎng)中,金屬圓盤(pán)A處于靜電平衡狀態(tài).若金屬圓盤(pán)平面與點(diǎn)電荷在同一平面內(nèi),試在圓盤(pán)A內(nèi)做出由盤(pán)上感應(yīng)電荷形成的附加電場(chǎng)的三條電場(chǎng)線(xiàn)(用實(shí)線(xiàn)表示,要求嚴(yán)格做圖).

+Q

A

+Q

A

第32頁(yè)

知識(shí)講解

7．在一次科學(xué)晚會(huì)上，一位老師表演了一個(gè)“魔術(shù)”：如圖，一個(gè)沒(méi)有底的空塑料瓶上固定著一根鐵鋸條和一塊易拉罐（金屬）片，把它們分別跟靜電起電機(jī)的兩極相連。在塑料瓶里放一盤(pán)點(diǎn)燃的蚊香，很快就看見(jiàn)整個(gè)透明塑料瓶里煙霧繚繞。當(dāng)把起電機(jī)一搖，頓時(shí)塑料瓶清澈透明，停止搖動(dòng)，又是煙霧繚繞。

起電機(jī)搖動(dòng)時(shí)，