高中物理一日一题(32)——静电现象

高中物理一日一题（32）——静电现象

陈庆威

【例题精选】空气分子处于强电场中会被电离为电子和正离子，利用此原理可以进行静电除尘．如图所示，是一个用来研究静电除尘的实验装置，铝板和缝被针分别与高压电源的正、负极连接，在铝板和缝被针中间放置点燃的蚊香。闭合电源开关，升腾的烟雾会偏离缝被针而偏向铝板被吸附;断开电源开关，蚊香的烟雾又会袅袅上升。假设偏转的烟雾微粒带电量不变，不计重力和阻力影响，关于这个现象，下列说法中正确的有

A．同一烟尘微粒偏向铝板过程中离铝板越近速度越小

B．同一烟尘微粒偏向铝板过程中离铝板越近速度越大

C．同一烟尘微粒偏向铝板过程中离铝板越近产生的加速度越大

D．对调铝板和缝被针与高压电源连接电极，则烟雾将偏向缝被针

【答案】B

【解析】烟尘向铝板运动时，在电场力作用下做加速运动，所以离铝板越近速度越大，故A错误，B正确；根据针尖端的电场线密集，同一微粒离铝板越近则加速度越小，故C错误．对调铝板和缝被针与高压电源连接电极，则空气分子处于强电场中会被电离为电子和正离子，而电子会被吸附到缝被针上，故烟尘微粒不会带电．烟雾将不偏向任何一方，故D错误；故选B．

【点睛】本题涉及静电除尘的原理，关键是电子容易被吸附到烟尘颗粒上，故烟尘颗粒会吸附带带正电的铝板上．

【真题演练】（2010·海南卷）

利用静电除尘器可以消除空气中的粉尘，静电除尘器由金属管A 和悬在管中的金属丝B组成，A和B分别接到高压电源的正极和负极，其装置示意图如右图所示。A、B之间有很强的电场，距B 越近，场强（填“越大”或“越小”）。B附近的气体分子被电离成为电子和正离子、粉尘吸附电子后被吸附到（填“A”或“B”）上，最后在重力作用下落入下面的漏斗中。

【答案】越大（2分） A（2分）

【解析】电源的两极分别接在AB上，净电荷一般分布在尖端，所以B处分布电荷较为密集，则距离B越近场强较大，粉尘吸附

电子后带负电，在电场力的作用下将会向正极板运动，即向A 运动，最后被吸附到A上

故答案为：越大；A

【知识链接】

1．静电平衡状态：导体(包括表面)中没有电荷定向移动时的状态叫静电平衡状态。

发生静电感应后的导体，两端面出现等量感应电荷，感应电荷产生一个附加电场E 附，这个E 附与原电场方向相反，当E 附增到与原电场等大时，（即E 附与E 外），合场强为零，自由电子定向

移动停止，这时的导体处于静电平平衡状态。

注意：没有定向移动而不是说导体内部的电荷不动，内部的电子仍在做无规则的热运动。

2．静电平衡状态下导体的特点

（1）内部场强处处为零，电场线在导体内部中断。导体内部的电场强度是外加电场和感应电荷产生电场这两种电场叠加

的结果。

（2）整个导体是等势体，表面是个等势面；导体表面上任意两点间电势差为零。

（若导体中某两点电势不相等，这两点则有电势差，那么电荷就会定向运动）

（3）表面上任何一点的场强方向都跟该点表面垂直；（若内部场强不为零，则内部电荷会做定向运动，那么就不是静电平衡状态了）

（4）净电荷分布在导体的外表面，内部没有净电荷。曲率半径小的地方，电荷密度大，电场强，这是避雷针的原理。

理论证明：中性导体带电后，由于同种电荷相互排斥，净电荷只能分布在表面。反证法：若内部有净电荷，则内部场强不为0，导体就不是处于静电平衡状态。

(5)静电平衡时导体周围电场分布：

上图空间实际电场分布，不会出现虚线电场线。

3．静电屏蔽

(1)空腔导体的特点：

净电荷只分布在外表面，内表面不带电，空腔内没有电场。

(2)静电屏蔽

外部电场对内部仪器没有影响

若将源电荷置于空腔内，则外对内没有影响，但内对外有影响。

实验演示：将收音机置于金属网罩内则声音大小减小。

若将球壳接地，则内外各不影响(较难)。

(3)应用：电学仪器和电子设备外面套有金属罩、通信电缆

外面包一层铅皮、高压带电作业人员穿金属网衣、通讯工具在钢筋结构房屋中接收信号弱。

举例：如图,将一个带正电的小球A用绝缘细线悬挂放入一个不带电的空心金属球壳内.现用一个带正电小球B靠近金属球壳,发现球A 并不发生偏移, 为什么呢

因为B电荷形成电场,金属球壳处于B的电场中而达到静电平衡，即球壳内部场强处处为零,而A在球壳内,所处位置的合场强为零,故A不动,这种现象叫做静电屏蔽.

4.静电除尘器的工作原理：

含有粉尘颗粒的气体，在接有高压直流电源的阴极线(又称电晕极)和接地的阳极板之间所形成的高压电场通过时，由于阴极发生电晕放电、气体被电离，此时，带负电的气体离子，在电场力的作用下，向阳板运动，在运动中与粉尘颗粒相碰，则使尘粒

荷以负电，荷电后的尘粒在电场力的作用下，亦向阳极运动，到达阳极后，放出所带的电子，尘粒则沉积于阳极板上，而得到净化的气体排出防尘器外。