1.7 静电现象的应用

1.7静电现象的应用
【学习目标】
1.知道什么是静电平衡状态，能说出静电平衡产生的条件.
2.掌握静电平衡状态下的导体特点.
3.了解尖端放电、静电屏蔽现象及其应用．
【自主学习】
一、静电平衡状态下导体的电场和电荷分布
1．静电平衡状态：导体中(包括表面上)没有电荷的状态．
2．静电平衡状态的特征：
(1)处于静电平衡状态的导体，内部的电场.
(2)处于静电平衡状态的导体，外部表面附近任何一点的场强方向必跟该点的表面．
(3)处于静电平衡状态的整个导体是个，导体的表面为．
3．导体上电荷的分布
(1)导体没有电荷，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) ，的位置几乎没有电荷．
二、尖端放电和静电屏蔽
1．空气的电离：导体尖端电荷很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在的作用下发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞“散”，也就是使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，由于被而奔向尖端，与尖端上的电荷，相当于导体从尖端的现象．
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．
3．静电屏蔽：金属壳或金属网的空腔内不受外界电场的影响，壳(网)内电场强度保持为0，外电场对壳(网)内的仪器不会产生影响，金属壳(网)的这种作用叫做．
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．
【重点探究】
一、静电平衡状态下的导体
[导学探究]如图所示，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号电荷．请思考下列问题：
(1)自由电子定向移动的原因是什么？定向移动的方向如何？
(2)自由电子能否一直定向移动？为什么？
例1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2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2
【针对训练1】(多选)如图3所示，带负电的点电荷旁有一接地大金属板，A为金属板内的一点，B为金属板左侧外表面上的一点，下列关于金属板上感应电荷在A点和B点的场强方向判断正确的是()
A．感应电荷在A点的场强沿E1方向
B．感应电荷在A点的场强沿E2方向
C．感应电荷在B点的场强可能沿E3方向
D．感应电荷在B点的场强可能沿E4方向
二、导体上电荷的分布
例2如图5所示，把一个带正电的小球放入原来不带电的金属空腔球壳内并接触，其结果可能是()
A．只有球壳外表面带正电
B．球壳的内表面带负电，外表面带正电
C．球壳的内、外表面都带正电
D．球壳的内表面带正电，外表面带负电
【针对训练2】(多选)如图6所示，在绝缘板上放有一个不带电的金箔验电器A和一个带正电荷的空腔导体B.下列实验方法中能使验电器箔片张开的是()
图6
A．用取电棒C(带绝缘柄的导体棒)先跟B的内壁接触一下后再跟A接触
B．用取电棒C先跟B的外壁接触一下后再跟A接触
C．用绝缘导线把验电器A跟取电棒C的导体部分相连，再把取电棒C与B的内壁接触D．使验电器A靠近B
三、尖端放电静电屏蔽
(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？
(2)处于静电平衡状态的导体，其内部场强处处为零，若导体是空心的，则空心部分的场强怎样？静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的？
例3如图7所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入金属壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡状态后，则()
A．B的空腔内电场强度为零
B．B不带电
C．B的外表面带正电
D．B的内表面带负电
【达标检测】
1．(静电屏蔽)请用学过的电学知识判断下列说法正确的是()
A．电工穿绝缘衣比穿金属衣安全
B．制作汽油桶的材料用金属比用塑料好
C．小鸟停在单根高压输电线上会被电死
D．打雷时，待在汽车里比待在木屋里要危险
2．(静电现象的防止)(江苏省徐州市2016～2017学年高二学业水平第二次模拟)在以下的应用或现象中，属于静电防止的是()
A．静电复印B．静电喷涂
C．静电除尘D．油罐车用铁链拖地运行
3．(静电现象的防止)(2014·江苏省普通高中学业水平测试)如图8所示，运输汽油等易燃易爆物品的车辆总有一条铁链拖在地上，这样做的目的是()
A．发出声音，引起路人注意
B．减缓车速，保证行车安全
C．把静电引入大地，避免因放电引起爆炸
D．与地面发生摩擦，在运输车上积累电荷
4．(静电现象的应用与防止)(多选)静电喷涂机原理如图9所示．静电喷涂机接高压电源，工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动，微粒最后被吸到工件表面．关于静电喷涂机的涂料微粒，下列表述正确的是()
A．微粒带正电B．微粒带负电
C．微粒受电场力作用D．微粒受重力作用
5．(尖端放电现象及应用与防止)下列应用与防护不属于尖端放电现象的是()
A．一般高压设备中导体的表面应该尽量光滑
B．一般马路表面建造的很平滑
C．夜间高压线周围会出现一层绿色光晕
D．一般高楼大厦顶部装有避雷针。