高中物理 第1章 静电与静电场 第4节 趋利避害静电的利用与防止教师用书 鲁科版选修11

第4节趋利避害——静电的利用与防止

课标解读重点难点

1.知道静电对日常生活、生产有利也有弊．

2.通过实例，了解在生产和生活中静电的利用

与防止.

1.静电的利用和防

止．(重点)

2.避雷针原理．(难点)

静电的利用

1.基本知识

(1)静电复印、静电除尘、静电喷漆、静电植绒、静电喷药等都是静电的应用．

(2)静电处理的种子抗病能力强，且发芽率高；经过静电处理的水，既能杀菌又不易起水垢．

2．探究交流

静电应用的原理是什么？

【提示】同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引，利用静电力控制带电粒子的运动或分布.

静电的防止

1.基本知识

(1)方法：将静电荷导走或静电屏蔽．

(2)实例

①在印染厂里，棉纱、毛线、化学纤维上的静电会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降．人们常常采用湿度调节来解决这一问题．设法使车间里保持一定湿度，让电荷随时放出，便可以消除静电危害．

②雷电这一静电现象常常会造成巨大的自然灾害，为了避免雷电的危害，通常使用避雷针．避雷针的尖端安装在建筑物的顶部，并通过金属线与埋在地下的金属板相连．遇到雷雨时，云层上的大量静电由避雷针直接导入地下，同时，避雷针的尖端向空中放电，也中和了云层中的部分电荷，这样就避免了建筑物遭受雷击．

③在生产和科研中，电磁仪器常会因外界电场干扰而无法正常工作．针对这一类现象，人们常采用静电屏蔽的方法，把这些设备置于接地的封闭(或近似封闭)金属罩中．2．探究交流

为什么飞机加油时加油车和飞机之间用一根金属导线相连且接地？

【提示】因为飞机降落时轮胎和地之间摩擦产生静电，若不及时导走，飞机就会通过与它接触的物体放电，产生电火花，引起火灾．所以要在加油车和飞机之间用一根金属导线相连且接地，把飞机上的电荷及时导走，防止意外放电.

放电现象

1．桥车尾部拖着一长条橡胶带，有什么用途？

【提示】将车体的静电荷导入大地．

2．常见的放电现象有哪几种？

【提示】火花放电、接地放电、雷电、尖端放电．

1．放电产生的原因

空气中存在少量的自由电子，当导体上聚集的电荷很多时，会在周围空间产生强电场，空气中的自由电子很快被加速到较大的速度和空气中的分子进行碰撞，使空气中的分子电离，这样，在很短时间内空气中会产生大量的自由电荷，形成强烈的放电现象．2．几种常见的放电现象

(1)火花放电

当电荷在物体上大量积累时，在物体周围会产生很强的电场．如果电场足够强，原来是绝缘体的空气被强电场击穿变为导体，这一现象称为空气的电离．强大的电流通过电离的空气时发声、发光、产生电火花并放出大量的热，这就是火花放电现象．

①云层与云层之间或云层与地面之间产生的闪电、雷鸣是火花放电现象．

②在干燥的空气中脱掉化纤衣服时，会看到火花，并听到劈啪声，这也是火花放电现象．

③实验室中感应起电机两个导电杆之间产生电火花，也是火花放电现象．

(2)接地放电

用导线把带电体与大地连接起来，从而使带电体上的电荷导入大地．这就是接地放电现象．

①油罐车尾部拖一铁链，把车上的电荷导入大地．

②飞机降落时，它与空气摩擦产生的静电通过导电橡胶轮胎导入大地．

③计算机房和大型电话交换机房的地板要用导电良好的材料制成，以防止静电的积累．

(3)雷电

当云层间(或云层与地面间)积累大量的电荷时，空气被电离，发生放电，产生强大的电流，从而产生耀眼的闪光和巨响，这就是电闪和雷鸣．

(4)尖端放电现象

导体的尖端部位特别容易积累电荷，这使尖端附近的空气中的电场特别强，从而发生尖端放电．

①高压输电设备的部件，其表面做得很光滑，就是为了避免因尖端放电而造成电能损失或事故．

②避雷针也应用了尖端放电原理．避雷针上的电荷通过针尖放出，逐渐中和云层中的电荷，保护建筑物免遭雷击．原理如图1­4­1所示．

图1­4­1

避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是( )

A．云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地

B．避雷针的尖端向云层放电，中和了云层中的电荷

C．云层与避雷针发生摩擦，避雷针上产生的电荷被导入大地

D．以上说法都不对

【解析】遇到雷雨时，云层上的大量静电由避雷针直接导入地下；同时避雷针的尖端向空中放电，也中和了云层中的部分电荷，从而避免建筑物遭受雷击．

【答案】AB

1．下列措施中，属于通过放电防止静电危害的是( )

A．运送汽油的油罐车后有一条拖在地面上的铁链

B．轿车顶部有一根露在外面的天线

C．印染车间总保持适当的湿度

D．铺在房间的地毯中夹杂着0.05 mm的不锈钢丝导电纤维

【解析】油罐车后拖在地面上的铁链，可将车厢中由于摩擦等原因产生的静电及时导入大地，避免电荷越积越多，从而避免产生剧烈的高压放电使油罐车起火爆炸，故A正确．轿车顶部的天线是用来接收无线电信号的，如果不露在外面而置于车内，则天线处于金属外壳包围中，无法接收或影响无线电信号的接收效果，故B错误．

印染车间保持适当的湿度，可以将由于摩擦等原因产生的静电及时散失，避免影响印染质量，故C正确．

地毯中夹杂导电纤维同样是为了及时导走由于摩擦等原因产生的静电，故D正确．选A、C、D.

【答案】ACD

静电的产生、防止和利用

1．在什么情况下易产生静电？

【提示】两个绝缘体相互摩擦．

2．静电在生产、生活中只能产生危害而无利用价值吗？

【提示】不是．

1．静电的产生

两种不同的物体相互摩擦可以起电，甚至干燥的空气与衣物摩擦也会起电．摩擦起的电在能导电的物体上可迅速流失，而在不导电的绝缘体如化纤、毛织物等物体上就不会流失而形成静电，并聚集起来，当达到一定的电压时就产生放电现象，产生火花并发出声响．2．静电的危害

(1)印刷厂里，纸页之间的摩擦起电，会使纸页粘在一起难以分开，给印刷带来麻烦．

(2)印染厂里棉纱、毛线、人造纤维上的静电，会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降．

(3)在制药生产中，由于静电吸引尘埃，会使药品达不到标准的纯度．

(4)在电子计算机的机房中，人体带电可能妨碍电子计算机正常运行．

(5)在家庭中，带静电很多的人从电视机旁走过，会给电视的图像和声音带来干扰．

(6)静电荷积累到一定程度，会产生火花放电，在地毯上行走的人，与地毯摩擦而带的静电如果足够多，他伸手去拉金属门把手时，手与金属把手间会产生火花放电，严重时会使他痉挛．

3．静电的防止

基本方法是尽快把产生的静电导走，避免越积越多．具体措施则多种多样：油罐车靠一条拖在地上的铁链把静电导走；飞机机轮上通常装有搭地线，也有用导电橡胶做机轮轮胎的，