人教版（）高中物理必修3第9章第4节静电的防止与利用教案

人教版高中物理必修3静电的防止与利用教学设计

出示图片：复印机

复印机可以应用静电吸附作用复印资料

思考：如图，是加油站里常见的“静电释放器”，你知道司机或工人提加油枪前为什么必须用手要

触摸一下静电释放器吗？

出示图片：静电释放器

“静电释放器”可以把人体、金属、大地形成通路，将人体静电传入大地，这样就可以清除身体上的静电，防止发生火灾。

今天我们就来学习静电的防止与利用。处都有静电，引出本节的课题

静电的防止与利

用

讲授新课一、静电平衡

1.静电感应

思考讨论：把一个不带电的金属导体ABCD放到电场强度为E0的电场中，导体上会出现怎样的

现象？

金属导体中自由电子受到电场的电场力作用后向左移动，由于静电感应，在导体AB 侧的平面上将感应出负电荷，在CD 侧的平面上将感应出正电荷。

2.静电平衡

（1）导体两侧出现的正、负感应电荷，感应电荷在导体内部产生与电场强度E0方向相反的电场，其电场强度为E′。学生思考并回

答问题，经历

分析放在电场

中的导体静电

感应过程

思考并回答问

题，经历分析

放在电场中的

调动学生学习激

情，积极参与探

索活动。

掌握静电平衡的

状态

（2）感应电荷的电场和外电场叠加，使导体内部的电场减弱。在叠加后的电场作用下，仍有自由电子不断运动，直到导体内部各点的电场强度E ＝0 为止，导体内的自由电子不再发生定向移动。这时我们说，导体达到静电平衡。

静电平衡

3.静电平衡状态下导体的电场

（1）静电平衡状态。

发生静电感应的导体，导体中（包括导体表面）自由电子不再发生定向移动，我们就认为这时导体达到了静电平衡状态。

（2）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。导体达到静电

平衡的过程

全体学生参与

探究，共同理

解导体处于静

电平衡状态下

的特点

强化学生意识使

他们体验获取知

识的乐趣。

②防止：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。

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。

三、静电屏蔽

1.静电屏蔽

导体达到静电平衡时，内部场强处处为0，若是带空腔的导体，导体壳内空腔里的电场强度也处处为0，无论导体外部电场是什么样的，导体内部

都不会有电场金属壳的这种作用叫做静电屏蔽。

出示视频：电笼中的小鸟视频

2.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，如图所示。

导体腔内的电场为0

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，观看视频电笼

中的小鸟视频

理解静电屏蔽

的两种情况

：导体内空腔

不受外界电场

的影响；接地

空腔导体内部

电场强度不影

响外部空间。

帮助理解静电屏

蔽

加深学生对静电

屏蔽的理解

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。

演示静电屏蔽

（1）使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开？解释看到的现象。

现象：箔片会张开。

原因：当带正电的金属球靠近验电器时由于静电感应，自由电子将向金属球移动使得金属球带负电，箔片由于缺少电子带正电。所以箔片会张开。

（2）用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，观察箔片是否张开。这个现象说明什么？

现象：箔片不会张开

原因：用金属网把验电器罩起来，导体的外壳对它的内部起到“保护”作用，使它的内部不受外部电场的影响，内部电场强度处处为零．电荷只分布在导体的外表面上，所以验电器的箔片不张开，我们把这种现象称之为静电屏蔽。

出示视频：静电屏蔽视频

3.静电屏蔽的应用学生观察图片

思考讨论

学生观察图片

思考讨论

理解静电感应是

自由电子的移动

加深对静电平衡

的理解，培养学

生解决问题的能

力

2.静电的利用

（1）静电除尘

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，这就是静电除尘。

出示图片：静电除尘原理

原理：静电除尘器由板状收集器A和线状电离器B组成。A接到几千伏高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B越近，电场强度越大。B附近的空气中的气体分子更容易被电离，成为正离子和电子。正离子被吸到B上，得到电子，又成为分子。电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的粉尘，使粉尘带负电。粉尘被吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。

（2）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，这些微粒向着作为正极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆工作。

出示图片：静电喷漆

（3）静电复印

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：

充电曝光显影转印放电

课堂练习

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阅读课文静电

的利用

锻炼学生的自主

学习能力