静电的防治和应用

静电的防治和应用
教学目标
知识目标
1、了解静电的利用和静电的防止；知道静电的利用原理．
2、分析日常生活中的静电现象，对有害静电提出有效的防止措施．
能力目标
通过本节内容的学习，培养学生对现象的分析能力，以及利用所学知识解决问题的能力．
情感目标
让学生联系实际，关心社会，培养学生的社会责任感．
教学建议
本节内容是选学内容，教师在讲解时注意激发学生的积极性，培养学生的观察能力．生活中的静电现象比较常见，教师可以通过录像、图片等方法让学生更多的了解静电现象，并引导学生利用所学对有害静电提出有效的防止措施；另外针对静电的利用，重点讲解静电的利用原理．可以讲解静电复印机、或静电除尘．
在教学中，注意培养学生的社会责任感，联系实际，关心社会，让学生意识到用所学回报社会是社会公民的义务，这也是我们教学的目标．
教学设计
1、静电的利用
教师讲解：通过前面的学习，我们知道使物体带电的方法：摩擦起电、感应起电，我们也学习了电荷运动的一些规律，还研究了一种储存电荷的装置——电容器，人们通过各种装置来利用电荷，但是一些电荷还是会给人类带来麻烦，有时甚至造成危害．
教师出示有关静电的图片；
人们通常通过控制电极、利用各种物体特殊的光电性质来产生对我们有利的电荷加以运用，服务我们的生活．例如
（1）静电除尘（教师讲解）
（2）静电复印：（学生自学）
（3）静电喷漆（学生自学）
请同学思考：能否举出你知道的静电利用示例，你觉得，在哪些方面我们也可以利用静电？
2、静电的防止：
教师讲解：在干燥的天气里，用塑料梳子梳头发的时候，我们会看到静电现象，在干燥的北方秋季，静电现象也较为明显．静电会给人民的生活带来危害，甚至造成事故，同学们在看过书后，想一想，你的周围是否也有一些有害的静电现象呢？你能象到什么方法来避免呢？
3、总结
教师讲解：学过电场知识，尤其学过了本节内容，我希望同学们了解：我们的身边还有很多东西需要大家去学习、发现、还有很多东西可以通过我们的改造并让它为我们服务．关爱社会、学以致用，更好的为社会服务是我们每个人的社会责任．
重点、难点、考点归纳
电场是一种客观存在的特殊形式的物质，可以通过它对电荷的作用来发现电场的存在．由静止电荷产生的电场叫做静电场。

一、电场强度和电势：为了描述电场的性质，引入了电场强度E和电势U两个物理量，
和．要理解它们的物理意义；掌握点电荷产生的电场中的场强计算；掌握场强的叠加．
二、电场线和等势面：它们都是定性形象地描述电场性质的图示．要求了解多种电场的电场线和等势面；了解两种图示之间的关系；分别知道它们的作用．
三、电场中的其它物理量与物理关系：除了场强和电势这两个描述电场性质的物理量，还涉及
到电场力、电势能、电势差、电场力的功等．另外，
匀强电场中电势差跟电场强度的关系是。

要弄清以上各式的物理意义，并能进行相应的计算．
四、静电场中的导体：当把导体放在静电场中，就会发生静电感应现象；当达到静电平衡时，导体内部的电场强度为零，导体是一个等势体．静电感应现象反映出电场的一种作用．
五、带电粒子在电场中的运动：带电粒子的重力远小于在电场中受到的电场力，所以忽略重力的大小．开始静止的带电粒子受到电场力作用会做加速运动；以一定的初速度垂直电场方向进入匀强电场中将发生偏转，它的运动类似平抛运动．要求是熟练掌握此类问题的符号推导及数字运算．
六、电容器和电容：平行板电容器是最简单的电容器，当它充电后，两极板之间（边缘除外）形成匀强电场，这是我们学到的能取得匀强电场的惟一方法．由于引入了电容器，必须知道电容的
意义，即。

防静电的理论和措施
一、静电的基本概念
一）、什么叫静电：
即相对静止不动的电荷（Electro-Static），通常指因不同物体之间相互摩擦而产生的在物体表面所带的正负电荷。

二）、静电放电：
指具有不同静电电位的物体由于直接接触或静电感应所引起的物体之间静电电荷的转移（Electro-Static-Discharge）。

通常指在静电场的能量达到一定程度之后，击穿其间介质而进行放电的现象。

三）、静电产生的原因：
1、微观原因：
根据原子物理理论，电中性时物质处于电平衡状态。

由于不同物质原子的接触产生电子的得失，使物质失去电平衡，产生静电现象。

2、宏观原因：
1）、物体间摩擦生热，激发电子转移；
2）、物体间的接触和分离产生电子转移；
3）、电磁感应造成物体表面电荷的不平衡分布；
4）、摩擦和电磁感应的综合效应。

3、常用物品的摩擦起电序列：
下表中越靠左侧的物品，越易产生负电荷；反之，越靠右侧的物品，越易产生正电荷。

亦即，在序列中距离越远的物品之间相互接触分离或摩擦，产生的静电电位就越高。

二、静电在工业生产中造成的危害
典型的静电电压：
静电的产生在工业生产中是不可避免的，其造成的危害主要可归结为以下两种机理：
一）、静电放电（ESD）造成的危害：
1、引起电子设备的故障或误动作，造成电磁干扰。

2、击穿集成电路和精密的电子元件，或者促使元件老化，降低生产成品率。

3、高压静电放电造成电击，危及人身安全。

4、在多易燃易爆品或粉尘、油雾的生产场所极易引起爆炸和火灾。

二）、静电引力（ESA）造成的危害：
1、电子工业：吸附灰尘，造成集成电路和半导体元件的污染，大大降低成品率。

2、胶片和塑料工业：使胶片或薄膜收卷不齐；胶片、CD塑盘沾染灰尘，影响品质。

3、造纸印刷工业：纸张收卷不齐，套印不准，吸污严重，甚至纸张黏结，影响生产。

4、纺织工业：造成根丝飘动、缠花断头、纱线纠结等危害。

静电的危害有目共睹，现在越来越多的厂家已经开始实施各种程度的防静电措施和工程。

但是，要认识到，完善有效的防静电工程要依照不同企业和不同作业对象的实际情况，制定相应的对策。

防静电措施应是系统的、全面的，否则，可能会事倍功半，甚至造成破坏性的反作用
放电现象
带电物体失去电荷的现象叫做放电. 常见的放电现象有以下几种:
一、接地放电
地球是良好的导体, 由于它特别大, 所以能够接受大量电荷而不明显地改变地球的电势，这就如同从海洋中抽水或向海洋中放水, 并不能明显改变海平面的高度一样. 如果用导线将带电导体与地球相连, 电荷将从带电体流向地球, 直到导体带电特别少, 可以认为它不再带电。

(如果导体带正电，实际上是自由电子从大地流向导体。

这等效于正电荷从导体流向大地。

)
生产中和生活实际中往往要避免电荷的积累, 这时接地是一项有效措施.
二、尖端放电
通常情况下空气是不导电的，但是如果电场特别强，空气分子中的正负电荷受到方向相反的强电场力，有可能被“撕”开，这个现象叫做空气的电离。

由于电离后的空气中有了可以自由移动的电荷，空气就可以导电了。

空气电离后产生的负电荷就是电子，失去电子的原子带正电，叫做正离子。

由于同种电荷相互排斥, 导体上的静电荷总是分布在表面上，而且一般说来分布是不均匀的，导体尖端的电荷特别密集, 所以尖端附近空气中的电场特别强, 使得空气中残存的少量离子加速运动。

这些高速运动的离子撞击空气分子，使更多的分子电离。

这时空气成为导体，于是产生了尖端放电现象.
尖端放电在技术上有重要意义. 高压输电导线和高压设备的金属元件，表面要很光滑, 为的是避免因尖端放电而损失电能或造成事故。

三、火花放电
当高压带电体与导体靠得很近时, 强大的电场会使它们之间的空气瞬间电离，电荷通过电离的空气形成电流. 由于电流特别大, 产生大量的热, 使空气发声发光，产生电火花. 这种放电现象叫火花放电.
火花放电在生活中常会遇到. 干燥的冬天,身穿毛衣和化纤衣服,长时间走路之后,由于摩擦，身体上会积累静电荷. 这时如果手指靠近金属物品, 你会感到手上有针刺般的疼痛感。

这就是火花放电引起的. 如果事先拿一把钥匙, 让钥匙的尖端靠近其他金属体, 就会避免疼痛. 在光线较暗的地方试一试，在钥匙尖端靠近金属体的时候, 不但会听到响声, 还会看到火花.
在一些工厂或实验室里, 存在大量易燃气体, 工作人员要穿一种特制的鞋, 这种鞋的导电性能很好，能够将电荷导入大地, 避免电荷在人体上的积累, 以免产生火花放电, 引起火灾.
四、闪电
带电云层之间或带电云层和地面之间发生强烈放电时, 产生耀眼的闪光和巨响, 这就是闪电. 闪电的放电电流可以高达几十万安培, 会使建筑物遭受严重损坏. 这就是雷击。

为了避免雷击, 人们设计了避雷针. 避雷针是针状金属物, 装在建筑物的顶端, 用粗导线与埋在地下的金属板相连, 以保持与大地的良好接触. 当带电云层接近时，大地中的异种电荷被吸引到避雷针的尖端，并由于尖端放电而释放到空气中，与云层中的电荷中和，达到避雷的目的.
闪电也有积极的意义. 闪电产生的高温使空气中的氮和氧化合, 随雨水降至地面形成硝酸盐. 这些硝酸盐是天然的氮肥. 闪电过程中产生的臭氧，能保护地球上的生命免受过量紫外线伤害。

原始生命起源于有机物分子, 有一种生命起源学说把最初有机物分子的产生也归功于闪电.。