新人教版(新教材)学案：高中第九章静电场及其应用第四节静电的防止与利用学案必修3(物理)

学习目标

1、通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，知道处于静电平衡的导体的特征。

2、了解尖端放电和静电屏蔽现象，关注生活、生产中的静电现象。

3、了解静电吸附原理，知道静电在除尘、喷漆、复印等生产中的应用。

重点难点

1、知道什么是静电平衡状态，理解处于静电平衡状态的导体的特性。（重点）

2、知道什么是静电屏蔽及其有关应用。（重点）

3、知道导体上电荷的分布规律。（难点）

自主探究

一、静电平衡

1．静电感应现象：放入电场中的导体，由于静电感应，在导体的两侧出现感应电荷的现象。

2．静电平衡状态：导体内的自由电荷不再发生定向移动的状态。

3．导体内部电场强度特点：内部电场强度处处为0。

二、尖端放电

1．电离：导体尖端的电荷密度很大，附近的电场强度很大，空气中的带电粒子剧烈运动，从而使空气分子被撞“散”而使空气分子中的正、负电荷分离的现象。

2．尖端放电：导体尖端的强电场使附近的空气电离，电离后的异种离子与尖端的电荷中和，相当于导体从尖端失去电荷的现象。

3．尖端放电的应用与防止

(1)应用：避雷针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光滑，减少电能的损失。

三、静电屏蔽

1．静电屏蔽：静电平衡时，导体壳内空腔里的电场处处为零，外电场对壳内不会产生影响。

2．静电屏蔽的应用

(1)把电学仪器放在封闭的金属壳里。

(2)野外三条输电线上方架设两条导线，与大地相连，把输电线屏蔽起来。

四、静电吸附

1．静电除尘：设法使空气中的尘埃带电，在静电力作用下，尘埃到达电极被收集起来。

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。

3．静电复印的工作过程：充电→曝光→显影→转印→放电

探究思考

一、静电平衡问题的认知

1、金属导体由固定的金属阳离子和自由电子组成。

2、同种电荷互相排斥，异种电荷互相吸引。

3、在静电感应中，移动的电荷只能是自由电子(正电荷不移动)，且逆着外电场的方向定向移动。

4、静电平衡是瞬间完成的。

5、电荷只能发生转移，不能消失。将某导体接地，或将两导体用导线连接起来，为电荷的转移提供了条件，且转移的电荷是电子。

6、处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为0，由此可知已知外电场时求感应电荷电场的大小、方向。

【典例一】1、将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触)，另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近，如图所示，于是有( )

A.A向左偏离竖直方向，B向右偏离竖直方向

B.A的位置不变，B向右偏离竖直方向

C.A向左偏离竖直方向，B的位置不变

D.A和B的位置都不变

、相互吸引，所以B向右偏；解题思路：A在空心金属球内，由于静电感应，使得C外表面带正电，B C

而金属空腔C可以屏蔽外部的B的电场，所以B的电荷对空腔C的内部无影响，所以A位置不变．故B 正确，ACD错误；故选B.

答案：B

二、静电屏蔽的实质

静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象，使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零，好像是金属壳将外电场“挡”在外面，即所谓的屏蔽作用，其实是壳内两种电场并存，矢量和为零。

1、接地的空腔导体，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间也不产生影响，即内外互不影响。

2、空腔导体不接地，腔外电场对腔内空间不产生影响，腔内电场对腔外空间产生影响。

【典例二】2、如图所示，用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则下面关于验电器箔片的说法正确的是( )

A.箔片张开

B.箔片不张开

C.带电金属球电量足够大时才会张开

D.箔片张开的原因是金属网罩感应带电产生的电场

解题思路：静电屏蔽：为了避免外界电场对仪器设备的影响，或者为了避免电器设备的电场对外界的影响，用一个空腔导体把外电场遮住，使其内部不受影响，也不使电器设备对外界产生影响，故用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，箔片不张开．故B正确、ACD错误．故选B。

答案：B

随堂训练

1、下列做法中属于防止静电产生危害的是( )

A.在高大的建筑物顶端装避雷针

B.小汽车上装有一根露在外面的小天线

C.在高大的烟囱中安装静电除尘器

D.汽车制造厂车间里进行静电喷漆

答案：A

2、如图所示，A为空心金属球，B为金属球，将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央，不接触A球，然后用手摸一下A球，再用手接触一下B球，再移走C球，则( )

A.A球带负电，B球带正电

B.A球带负电，B球不带电

、两球都带负电

C.A B

、两球都带正电

D.A B

答案：B

3、下列设备或做法中，利用了尖端放电原理的是（）

A. 避雷针

B. 静电复印

C. 静电除尘

D. 给飞机加油时，要把油箱与大地用电缆连接起来

答案：A

4、小强在加油站加油时，看到加油机上有如图所示的图标，关于图标涉及的物理知识及其理解，下列说法正确的是( )

A.制作这些图标的依据是静电屏蔽原理

B.工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装

C.化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患

D.用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系

答案：C