1、4静电的防止与利用第九章 静电场及其应用1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡状态下的导体特点.2.知道导体上电荷的分布特征，了解尖端放电、静电屏蔽现象及其成因.3.了解静电除尘、静电喷漆、静电复印的工作原理.学习目标知识梳理知识梳理重点重点探究考点总结考点总结内容索引NEIRONGSUOYIN一、静电平衡一、静电平衡1.静电平衡：导体内的自由电子不再发生 的状态.2.处于静电平衡状态的导体，其内部的电场强度处处为 .3.导体上电荷的分布：(1)静电平衡时，导体 没有净剩电荷，电荷只分布在导体的 .(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)，凹陷的位置几乎没有电荷.知
2、识梳理定向移动0外表面越大内部二、尖端放电二、尖端放电1.空气的电离：在一定条件下，导体尖端电荷 很大，导体尖端周围的强电场使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷 的现象.2.尖端放电：所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被 ，而与尖端上的电荷 ，相当于导体从尖端 的现象.3.尖端放电的应用与防止：(1)应用：是利用尖端放电避免雷击的一种设施.(2)防止：高压设备中导体的表面尽量 会减少电能的损失.密度分离吸引中和失去电荷避雷针光滑三、静电屏蔽三、静电屏蔽1.静电屏蔽静电平衡时，空腔导体内表面没有电荷，导体壳内空腔里的电场强度处处为 .外电场对壳
3、(网)内的仪器不会产生影响，金属壳的这种作用叫作_.2.静电屏蔽的应用：电学仪器外面有金属壳、野外高压线上方还有两条导线与大地相连.0静电屏蔽四、静电吸附四、静电吸附1.静电吸附：在电场中，带电粒子在 作用下，向着电极运动，最后被吸附在电极上的现象.2.静电除尘：当空气中的尘埃带电时，在静电力作用下，尘埃到达电极而被收集起来的过程.3.静电喷漆：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 的工件运动，并沉积在工件表面.4.静电复印：复印机应用了 的原理，复印机的有机光导体鼓表面涂覆有机光导体(OPC)，无光照时，OPC是 ，受光照时变成导体.静电力正极静电吸附绝
4、缘体(1)处于静电平衡状态下的导体内部的外加电场与附加电场的矢量和为零，即导体内部的电场强度处处为零.()(2)静电平衡时，导体内部表现为电中性，电荷都分布在外表面，导体内部没有净剩电荷.()(3)一个孤立的带电体，在自身所带电荷的电场中，处于静电平衡状态，不具有静电平衡的特点.()即学即用(4)用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开.()(5)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，目的是铜丝衣服有屏蔽作用，使体内场强为零.()一、静电平衡一、静电平衡导学探究如图1所示，不带电的金属导体放到电场中，导体内的自由电子将发生定向移动，使导体两端出现等量异种电荷.请思考下列
5、问题：(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？重点探究图图1答案自由电子受外加电场的静电力作用而定向移动，向着与电场相反的方向定向移动.(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？答案不能.感应电荷产生的电场与外加电场反向，阻碍电子的定向移动，当这两个电场大小相等时，电子的定向移动终止.知识深化1.处于静电平衡状态的导体内部场强为零的本质是外电场E0和感应电荷产生的电场E的合场强为0，即E0E.2.孤立的带电导体处于静电平衡状态，内部场强为0的本质是分布在导体外表面的电荷在导体内部的合场强为0.3.处于静电平衡状态的导体，其外表面任一点的场强方向跟该点的表面垂直.4.静电平衡时，导
6、体上的电荷分布在导体的外表面，其内部没有净电荷，且净电荷在导体外表面的分布不均匀，越是尖锐的地方电荷的分布越密集.例1 1如图2所示，把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中，导体处于静电平衡状态.下列说法正确的是A.导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度B.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EAEBC.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EAEBD.当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动图图2解析枕形导体在正点电荷附近，出现静电感应现象，导致电荷重新分布，因此在枕形导体内部出现感应电荷的电场与点电荷的电场叠加，静电平衡时，导体内部电场强度处处为零，A错误；导体内部的
7、电场强度处处为零，所以感应电荷产生的附加电场强度的大小与点电荷产生的电场强度的大小相等，方向相反，故EAEB，B、C错误；当开关S闭合时，电子从大地沿导线向导体移动，中和导体B端多余的正电荷，D正确.规律总结求处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的方法是：(1)先求出外电场场强E外的大小和方向.(2)由于导体处于静电平衡状态，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.针对训练长为l的导体棒原来不带电，现将一带电荷量为q的点电荷放在距棒左端R处，如图3所示.当棒达到静电平衡后，棒上的感应电荷在棒内中点P处产生的电场强度大小等于_，方向为_.图图3向左解析导
8、体棒在点电荷q的电场中发生静电感应，左端感应出负电荷，右端感应出正电荷，棒中任意一点都受两个电场的影响，即外电场(q在该点形成的电场E0)和附加电场(棒上感应电荷在该点形成的电场E)，负号代表E和E0方向相反，即方向向左.例2一个带绝缘底座的空心金属球A带有4108 C的正电荷，上端开有适当小孔，有绝缘柄的金属小球B带有2108 C的负电荷，使B球和A球内壁接触，如图4所示，则A、B带电荷量分别为A.QA1108 CQB1108 CB.QA2108 CQB0C.QA0QB2108 CD.QA4108 CQB2108 C图图4解析B球与A球内壁接触后成为一个新的导体，处于静电平衡状态，内部净电荷
9、量为零，带电导体的电荷只能分布于导体的外表面，故QB0，QA4108 C2108 C2108 C，B正确.二、尖端放电静电屏蔽二、尖端放电静电屏蔽导学探究1.避雷针是利用尖端放电保护建筑物的一种设施，其原理是什么？答案当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与云层相反的电荷.通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，使建筑物避免雷击.2.静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？答案处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零，即使导体壳外有电场，由于壳内电场强度保持为0，外电场对壳内的物体不会产生影响.知识深化1.尖端放电导体尖端电荷密度大，周围的电场强度大，把周围的空气电离，带
10、电粒子在强电场的作用下加速撞击空气中的分子，使它们进一步电离，所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子被吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中和.2.静电屏蔽(1)静电屏蔽的实质静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零.(2)静电屏蔽的两种情况导体外部电场不影响导体内部接地导体内部的电场不影响导体外部图示实现过程因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷产生的电场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当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，
11、外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用最终结论导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响本质静电感应与静电平衡，所以做静电屏蔽的材料只能是导体，不能是绝缘体例3如图5所示，放在绝缘台上的金属网罩B内放有一个不带电的验电器C，若把一带有正电荷的绝缘体A移近金属罩B，则A.金属罩B的内表面带正电荷B.金属罩B的右侧外表面带正电荷C.验电器C的金属箔片将张开D.金属罩B左、右两侧电荷电性相同图图5解析金属罩B处于静电平衡状态，电荷分布在其外表面上，所以A错误；由于静电感应，使金属罩B在左侧外表面感应出负电荷，所以金属罩B的右侧外表面感应出正电荷，B正确，D错误；由于静电屏蔽，金属罩内电场
12、强度为零，故验电器C上无感应电荷，验电器C的金属箔片不会张开，C错误.三、静电吸附三、静电吸附例4(多选)如图6所示为静电除尘示意图，在M、N两点间加高压电源时，金属管内的空气电离，电离出的电子在静电力的作用下运动，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电荷，因而煤粉被吸附到管壁上，排出的烟就清洁了.就此示意图，下列说法正确的是A.N接电源的正极 B.M接电源的正极C.电场强度EBEA D.电场强度EBEA图图6解析电子附着在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附在管壁上，说明管壁带正电荷，因此可知N接电源正极，A正确，B错误.金属棒与金属管可看成圆柱电极与圆环电极，电场线分布情况如图所示.由图可知金属棒附近的B点处电场线较密，而靠近金属管壁的A点处电场线较疏，故B处场强比A处场强大，即EBEA，C正确，D错误.考点总结考点总结本课结束
