第1节 静电现象及其应用

第1节 静电现象及其应用 目标解读 1．知道静电现象和产生静电的方法，理解产生静电的原因．2．知道自然界中存在两种电荷，理解电荷守恒定律．3．了解静电的用途和防止静电危害的方法．
1．物体吸引轻微、细小物体(纸屑之类)的现象，或物体靠近验电器时，使验电器金箔
张开的现象，都是____现象．
2．产生静电的方法有____________与______________两种．
3．自然界中存在两种类型的电荷：______电荷与______电荷．两种电荷相互作用的规律是：________________________，而____________________________．
4．电荷只可以______________，但不会消灭，也不会创生，因此，在任何的物质运动变化过程中，电荷的总量________，这称为______________定律．
5．所有带电体的电荷量都是电子电荷量e 的________倍，电子的电荷量e 称为__________，其值为e ＝__________C ．
6．静电的应用主要有：静电除尘、静电__________、静电__________、静电喷涂与静电植绒．
7．消除静电的方法主要有：利用消除静电装置，____________________________、________、抗静电材料．
一、对电荷的理解
1．电荷的种类
自然界中只存在两种电荷：正电荷和负电荷．用毛皮摩擦过的橡胶棒带负电荷，用丝绸摩擦过的玻璃棒带正电荷．
2．电荷的作用
带电体能吸引轻小物体；同种电荷相斥，异种电荷相吸．
3．元电荷：电荷量e ＝1．6×10－19 C 叫元电荷．自然界中的带电体的电荷量都是电荷
量e 的整数倍．
二、静电现象的产生和电荷守恒定律
1．起电的三种方式：摩擦起电、感应起电、接触起电．
2．静电现象产生的原因：一个电中性的物体可以通过得到或失去电荷而带电．如果一个物体失去一些电子，物体中的正电荷比负电荷多，整个物体就带正电；反之，若一个物体得到一些电子，物体中的负电荷比正电荷多，整个物体就带负电．
3．摩擦起电
(1)摩擦起电的条件⎩⎪⎨⎪⎧
干燥的环境两物体与周围物体绝缘
(2)原因：不同物体间摩擦时，由于摩擦做功使电子获得能量发生转移，结果使物体分别带上等量异种电荷．一个物体与其他不同物体摩擦起电时，该物体带正电，还是带负电，取决于两物体中的原子对电子的束缚能力的相对大小．
(3)实质：用摩擦的方法使电荷发生了转移．
4．感应起电
(1)方法：利用静电感应使物体带电的方式．
(2)实质：导体内的电荷因受到带电体上电荷的作用而使正、负电荷发生分离，将导体分成了两部分，分别带上正、负电荷．
5．接触起电
(1)方法：用带电导体与不带电的导体接触或将两个带相反电荷但所带电荷量不同的导
体相接触，都可以使导体带电．
(2)实质：电荷从一个物体转移到另一个物体．
6．电荷守恒定律
(1)内容：电荷既不能被创造也不能被消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分；在转移过程中，电荷的总量不变．
(2)意义：电荷守恒定律是自然界的基本规律之一，它适用于一切宏观物理过程和微观物理过程．
思考一个原子失去两个最外层电子，所生成的离子靠近一张带正电的透明片时，将会如何？靠近带负电的薄纸呢？如果原子失去一个电子结果会有什么不同吗？
三、静电现象的应用与危害
1．静电的应用
(1)静电除尘的原理：带电粒子受到电场力的作用，会向电极运动，最后被吸附在电极上．如果筒内充满烟雾，把两个电极接在高压电源上，烟雾很快就消失．
(2)静电复印机的原理：利用了静电的吸附作用．
(3)静电喷漆的原理：当油漆从喷枪中喷出时，喷嘴使油漆微粒带正电．它们相互排斥，扩散开来形成一大团漆云，被吸附在带负电的物体表面．这种静电喷漆的方法涂附得更均匀，还能提高涂料的利用率，同时又避免了用有机化学溶剂溶解涂料造成的污染．2．静电的危害
(1)印染厂里的静电的危害与防止
①危害：在印染厂里的静电可能造成纸张粘连，棉纱缠绕从而造成工序停顿或产品质量下降．
②防止：使车间里保持一定湿度，让电荷随时放出．
(2)电磁仪器
①危害：电磁仪器常会因外界电场的干扰而无法正常工作．
②防止：利用静电屏蔽．
四、避雷针
1．闪电和雷鸣实质就是云层之间或云层与大地之间的火花放电．
2．产生雷电时电流很大，若是雷电产生在云层与大地之间，可能会造成建筑物的严重损坏，所以要注意避雷．
3．避雷针利用了尖端放电原理，使建筑物附近的云中积累的电荷通过避雷针的尖端放电而逐渐中和，因而不会在建筑物附近产生雷电，使其免遭雷击．
思考高大的建筑物都需要安装避雷针，可是如果安装不好，没有接在通向地下的金属线上，避雷针反而成了引雷针．在这种情况下，会对房屋造成危险吗？为什么？
1．静电是如何产生的？
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．摩擦转移的
电荷在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，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．干燥的冬季，回到家中脱去外套后如果接着去触摸导电体，比如门把手、水嘴、煤气开关、其他人等，常会被电击一下，人会很痛苦．如何减少这种受电击的情况呢？
脱外套时衣物间的摩擦，会产生大量电荷，从而使人体带电．如果接着接触其他导体时，由于放电现象，产生很大的瞬时电流，会使人有被电击的感觉．要减少电击现象，一是脱衣时慢一些，从而减少摩擦生电，同时使衣物间的电荷能有充分的中和时间，二是脱衣后先不要用手接触导体，过一段时间后，身上的电荷和周围的异种电荷慢慢中和，人体就不带电了．3．为什么在阴雨天做静电实验很难成功？
阴雨天，空气潮湿，容易导电，带电体上的电荷会很快与周围的异种电荷发生中和．因此在阴雨天或湿度很大的环境中很难使物体保持稳定的电量，静电实验不易成功．
题型一防止静电危害
例1下列措施中，不属于防止静电危害的是()
A．油罐车后有一条拖在地面上的铁链条
B．小汽车上有一根露在外面的小天线
C．在印染厂的生产车间保持适当的湿度
D．在地毯中夹杂0.05～0.07 mm的不锈钢丝导电纤维
题型二感应起电
例2如图1所示，在正电荷Q附近放一个不带电的导体B，由于静电感应，在B的左端出现________电荷，右端出现等量的________电荷．若用导线将B与大地相连，无论导线连接的是左端还是右端，B导体都是带______电．
图1
方法点拨地球是一个巨大的导体，所以当用导线将B与大地相连后，B导体和地球能看成一个整体．
题型三电荷守恒定律与摩擦起电
例3M和N是两个原来都不带电的物体，它们互相摩擦后，M带正电荷．下列判断正确的是()
A．在摩擦前M和N的内部没有任何电荷
B．摩擦的过程中电子从M转移到N
C．M在摩擦过程中创造了正电荷
D．N在摩擦过程中失去电子
题型四静电除尘的原理应用
例4以煤作燃料的电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重污染环境，利用静电除尘可以除去烟气中的煤粉．如图2所示是静电除尘器的原理示意图，除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，在A、B上各引电极a、b接直流高压电源．假定煤粉只会吸附电子，而且距金属丝B越近场强越大．
图2
(1)试标出所接高压电源的极性．
(2)试定性说明静电除尘器的工作原理．
(3)设金属管A的内径r＝3 m，长为L＝50 m，该除尘器吸附煤粉的能力D＝3．5×10－
4 kg(s·m2)－1，求其工作一天能回收煤粉多少吨．(最后结果取三位有效数字)
A．干燥天气里脱化纤衣物时常常会看到火花，听到噼啪声
B．室内栽花种草可有效防止静电
C．高压输电导线表面要光滑，以避免因尖端放电而损失电能
D．油罐车尾装一条拖地铁链，不利于消除静电
2．下列关于静电的说法中不正确的是()
A．静电植绒是利用异种电荷相吸引而使绒毛吸附在底料上
B．复印机是利用异种电荷相吸引而使碳粉吸附在纸上
C．电疗针灸是静电在医学上的应用
D．飞机轮胎用导电橡胶制成，是为了避免静电对飞机造成危害
3．对于静电喷漆的说法，下列正确的是()
A．当油漆从喷枪喷出时，油漆微粒带正电，物体也带正电，相互排斥而扩散开来B．当油漆从喷枪喷出时，油漆微粒带负电，物体带正电，相互吸引而被物体吸附C．从喷枪喷出的油漆微粒带正电，相互排斥而扩散开来，被吸附在带负电的物体上D．因为油漆微粒相互排斥而扩散开来，所以静电喷漆虽喷漆均匀但浪费油漆
4．下列关于静电除尘的说法中正确的是()
A．进入除尘器后，烟雾中的颗粒被强电场电离而带正电，颗粒向电源负极运动
B．除尘器中的空气被电离，烟雾颗粒吸附电子而带负电，颗粒向电源正极运动
C．烟雾颗粒带电后，受到竖直向下的电场力而向下运动
D．烟雾颗粒被强电场粉碎成更小的颗粒，排到大气中人眼看不到
5．电视机的荧光屏表面经常有许多灰尘，其主要的原因是()
A．灰尘的自然堆积
B．玻璃具有较强的吸附灰尘的能力
C．电视机工作时，屏表面温度较高而吸附灰尘
D．电视机工作时，屏表面有静电而吸附灰尘
6．为了防止静电的危害，应尽快把产生的静电荷导走，下面措施中不是防止静电危害
的是()
A．油罐车后面装一条拖地的铁链
B．电工钳柄上套有绝缘胶套
C．飞机轮上装搭地线
D．印刷车间中保持适当的湿度
7．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
8．下列说法中正确的是()
A．静电感应不是创造电荷，只是电荷从物体的一部分转移到另一部分
B．摩擦起电时，一个物体失去一些电子带正电，另一个物体得到这些电子带负电C．两个带电体接触一定等分电荷量
D．一个带电物体接触另一个不带电物体，两个物体可能带上异种电荷
9．毛皮与橡胶棒摩擦后，毛皮带正电，这是因为()
A．毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上
B．毛皮上的一些正电荷转移到橡胶棒上
C．橡胶棒上的一些电子转移到毛皮上
D．橡胶棒上的一些正电荷转移到毛皮上
10．带电微粒所带的电荷量不可能是下列值中的()
A．2．4×10－19 C B．－6．4×10－19 C
C．－1．6×10－18 C D．4．0×10－17 C
11．把两个完全相同的金属球A和B接触一下，再分开一段距离，发现两球之间相互排斥，则A、B两球原来的带电情况不可能是()
A．带有等量异种电荷
B．带有等量同种电荷
C．带有不等量异种电荷
D．一个带电，另一个不带电
12．如图3所示，A、B两绝缘导体相互接触，原来不带电．用一带负电绝缘金属球C 靠近A端(不接触)，下列说法不正确的是()
图3
A．不移开C时，A端带正电，B端带负电
B．不移开C，让A、B分开，A端带正电，B端带负电
C．先移开C，然后让A、B分开，A端带正电，B端带负电
D．A、B上的电荷量的数值一定相等
13．若发现室内可能出现燃气泄漏时，不能开灯、开换气扇、开抽油的烟机，甚至不能打手机．要立即关好阀门，打开门窗并迅速离开．这是为什么？
14．有些伞的顶端是一个很尖的金属杆，雷雨天打这样的伞，可能有什么危害？
人们在建筑物的外面遇到雷暴天气时，该如何保护自己的安全呢？
第一，不宜进入棚屋、岗亭等低矮建筑物．1994年7月9日，湖北省南漳县民工在工棚中避雨时，一工棚内66人遭雷击，造成14人重伤，25人轻伤．由于低矮的建筑物没有防雷设施，并且大都处在旷野中，是开阔地面上较高的突出物，容易吸引闪电先导．第二，不宜躲在大树下．当暴风雨来临时，人们都会很自然地跑到大树底下去避雨，殊不知，往往是避过了雨淋却惹来了灾祸．1995年7月，广东省遂溪县乌塘镇十多名学生在一棵大树下避雨遭雷击，当场死2人，伤6人．
第三，不宜在旷野中打雨伞或使用金属物体．1994年7月6日下午，江苏省大丰县某村顾某在棉田打起雨伞便往家赶，被雷击中不幸身亡，其身上衣服被打成几十块碎片，胸部和腋窝各有一小孔，雨伞只剩下架子．1998年5月17日上午，一对在广东中山市打工的河南籍夫妇冒雨骑车而行，经过一桥面时，突遭雷击，夫妇二人均被击死，当时坐在后座的妻子手持一金属柄雨伞，雷电由伞尖导下，自行车后轮严重损毁，水泥桥面被打了一个深5厘米、面积近200平方厘米的坑．国外也有报道，有人在高尔夫球场挥动球棍指向空中的瞬间遭受雷击．
第四，不宜在水面或水陆交界处作业．在我国南方，尤其是农村日常生活中，人们在水面及水陆交界处活动频率很高，雷击伤亡情况也特别严重．1995年8月3日，广东省顺德市乐从镇某管理区三个小孩刚刚离水上岸便遭雷击，一名11岁的小孩不幸死亡，其余两个小孩倒在地上．
第五，不宜快速开摩托车、骑自行车．在雷暴天气时，开摩托车遭雷击伤亡的事件不断发生．开摩托车而导致雷击伤害的人可能是抱着侥幸的心理，以为摩托车速度快，冲一冲便可避过雨淋了，其实，摩托车再快也不能快过雷电．1996年6月12日下午4时，广东省梅林市丙村一位姓谢的女中专实习生，搭乘摩托车回家途中遭雷击身亡．
第六，不宜进行户外球类运动．雷雨天进行室外、野外的球类活动，容易造成群死群伤的严重后果，这已经被国外的许多雷击灾害实例所证明．1993年9月20日，在马来西亚吉隆坡附近的一场足球比赛中，有4名球员遭雷击身亡．1996年6月14日下午7时，广东工业大学机电系的一群大学生冒雨在学校足球场踢足球，一声雷响，5人被击倒，其中2人被送医院抢救．鉴于户外运动的雷击事故，1998年世界杯足球赛组委员会在法国主要足球赛场地安装了一大批先进的防雷设备．
第一章电荷与电场
第1节静电现象及其应用
答案
课前预习
1．静电
2．摩擦起电感应起电
3．正负同号电荷相互排斥异号电荷相互吸引
4．转移不变电荷守恒
5．整数元电荷1．60×10－19
6．复印加速器
7．避免或减少静电的积累加湿
教材梳理
二、思考离子带正电，因此它将被带正电的透明片排斥，而被带负电的薄纸吸引．如果原子只丢掉一个电子，那么透明片和薄纸片作用于离子的力大小减半，方向不变．
四、思考会对房屋造成危险．避雷针之所以能避雷是因为：一方面，云层上的大量电荷通过避雷针传到地下；另一方面，通过避雷针的尖端放电，中和云层中的电荷，从而避免雷击，但是这种中和作用很微小．如果避雷针没有接在通向地下的金属线上，那么云层中仍然存在着大量电荷．这时避雷针不但不能避雷，还会成为引雷针，把雷引向建筑物．
互动探究
例1 B [油罐车后装一条拖在地面上的铁链条，可以及时导走油罐车上产生(摩擦等原因)的静电荷，避免电荷越积越多，进而产生高压放电，使油罐车起火爆炸，所以选项A 正确．在地毯中夹杂导电纤维，同样是为了导走摩擦产生的静电荷，而保持印染厂车间的空气适当的湿度，是为了使静电荷及时散失，避免干扰印染的质量，所以选项C 、D 正确．小汽车外露出一根小天线，是为了接收电磁波(收音机等)，如果小天线不露在汽车外，车内处于被金属包围的环境中，良好地被静电屏蔽了，无法收到无线电信号，因此，选项B 错．]
例2 负 正 负
解析 如图所示，如果把B 和地球看成一个整体，导体B 始终是
靠近带电体Q 的一端，带上与Q 电性相反的电荷，与导线连在左端
还是右端无关．故导体B 带负电．
例3 B [物体内部既有正电荷又有负电荷，正负电荷数量相等，
物体正常状态处于电中性；M 、N 摩擦时电子从M 转移到N ，故M 带
正电；在转移过程中，电荷的总量不变．]
例4 (1)a 为正极，b 为负极
(2)带电粒子在电场作用下奔向电极，并吸附在电极上
(3)28．5 t
解析 (1)a 为正极，b 为负极．
(2)带电粒子在电场作用下奔向电极，并吸附在电极上．
(3)设一天回收煤粉质量为m ，管内表面积为S ＝2πrL ，则m ＝DS ·t 1 000
＝3.5×10－4×2×3.14×3×50×86 4001 000
t ＝28．5 t 达标训练
1．D
2．C [静电植绒、复印机是利用了异种电荷相互吸引的原理，飞机轮胎用导电橡胶制成是为了把产生的静电荷导入大地，而电疗针灸是利用电流的生物效应，所以A 、B 、D 项正确，C 项错误．]
3．C [喷枪喷出的油漆微粒带正电，因相互排斥而散开，形成雾状，被喷涂的物体带负电，对雾状油漆产生引力，把油漆吸到表面，从而减少了浪费，所以只有C 项正确．]
4．B [静电除尘器的两个电极接高压电源，形成强电场，使空气发生电离，自由电子在电场力作用下，向正极加速运动，电子被烟雾颗粒吸附后，一起向电源正极运动，在正极积聚大量颗粒，在重力作用下，从除尘器的下部排出，故A 、C 、D 项都不对，只有B 项对．]
5．D 6．B
7．B [带电荷的云层靠近避雷针时，在避雷针尖端感应出与云层相反的静电荷，达到一定程度就向空中放电，中和云层中的电荷，从而避免遭受雷击，所以只有B 正确．]
8．AB
9．A [摩擦起电的实质是电子从一个物体转移到另一个物体上，中性的物体若缺少了电子带正电，多余了电子就带负电．由于毛皮的原子核束缚电子的本领比橡胶棒弱，在摩擦的过程中毛皮上的一些电子转移到橡胶棒上，缺少了电子的毛皮带正电，所以A 正确．]
10．A [任何带电体的电荷量都只能是元电荷的整数倍，元电荷的值为e ＝1．6×10－19 C ，
选项A 中电荷量为3/2倍，B 中电荷量为4倍，C 中电荷量为10倍，D 中电荷量为250倍．B 、
C 、
D 选项中的电荷量数值均是元电荷的整数倍，所以只有选项A 是不可能的．]
11．A [相同的球接触后总电荷量平分，如果是异种电荷，则先中和再平分．根据接触后相排斥，可判定原来两球一定不是带等量导种电荷，故A 错．]
12．C [由静电感应及电荷守恒定律很容易知A 、B 、D 正确．若先移走C ，A 、B 上的电荷将会中和，并且都不会带电，故选项C 错误．]
13．开、关用电器时会产生电火花，若有燃气泄漏将会引起火灾甚至爆炸，故不能使用电器．
14．很尖的金属杆容易引发尖端放电，雷雨天用这样的伞，人受电击的可能性变大了．。