粤教版 (2019)必修 第三册第三节 静电的利用与防护教学演示ppt课件

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必备知识·自主预习储备
知识点一　静电的利用1．静电喷涂(1)原理：静电喷涂是一种利用________使雾化涂料微粒在高压电场作用下带上负电荷，并吸附于带正电荷的被涂物的涂装技术。(2)优点：静电喷涂具有显著优点，如涂层质量高、涂料利用率高、对使用者操作技术要求低等。
2．静电除尘原理：静电除尘是利用____________的性质，把带有不同电性的粉尘从烟气中分离出来，再分类处理的过程。3．静电复印(1)原理：静电复印是利用__________________进行油墨转移的印刷方式，又称无压印刷。(2)应用：静电复印技术已发展成一门成熟的技术，被广泛应用于激光打印机、__________、模拟式复印机、数字式复印机、______、传真机等。
4．静电植绒原理：静电植绒是利用电荷之间同性相斥、异性相吸的性质，通过使绒毛带上负电荷，令绒毛被吸引到带正电的被植体表面上。
知识点二　尖端放电1．空气的电离：导体尖端处表面的电荷密度____，附近的电场____，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下发生剧烈的运动，并使分子中的正、负电荷____的现象。2．尖端放电：与导体尖端带相反电荷的粒子，由于被____，而与尖端上电荷____，相当于导体从尖端________的现象。
3．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光滑会减少电能的损失。
知识点三　防止静电危害1．静电危害的分类：(1)静电力造成的不良后果；(2)静电火花引发的灾害。2．防止静电产生的措施：(1)控制静电的产生；(2)把产生的电荷尽快导走。提醒　静电利用的原理：带电粒子在静电力作用下聚集到相应带电极板，从而达到除尘、喷涂、复印等目的。
体验 1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)我们经常看到油罐车车尾有一根导电拖地带，其作用是将油罐车上的静电尽快导走。( )(2)静电平衡时，导体内的自由电子不再定向移动。( )
2．填空一金属球，原来不带电，如图所示，沿球直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，a、b、c为该直径上从左向右排列的三点，设静电平衡时，金属球上感应电荷产生的电场在这三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec，则三点电场强度的大小顺序为______________。
关键能力·情境探究达成
考点1　静电平衡与静电屏蔽
考点2　静电的利用与防护
发生静电感应现象时，达到静电平衡后导体内部自由电子为什么不再发生定向移动？
[提示]　达到静电平衡后导体内部电场强度E＝0。
考点1　静电平衡与静电屏蔽1．静电平衡(1)静电平衡状态：导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态。(2)静电平衡的条件：导体内部合场强为零，即E内＝0。(3)静电平衡状态下导体的特征：①导体内部场强处处为零。②导体表面场强垂直表面。如果不垂直，场强就有一个沿导体表面的分量，自由电子还要发生定向移动，这就不平衡了。
③导体为等势体，表面为等势面。导体内部场强处处为零，在导体内部移动电荷时，电场力不做功，任意两点间的电势差为零，因此导体是等势体。电荷在导体表面移动时，电场力与位移垂直，也不做功，故表面是等势面。(4)静电平衡导体的电荷分布特点：①导体内部没有净电荷，电荷只分布在导体的外表面。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)越大，凹陷的位置几乎没有电荷。
2．静电屏蔽由于静电感应，可使金属网罩或金属壳内的场强为零，遮挡住了外界电场的影响，这种现象叫静电屏蔽。金属包皮或网罩只能屏蔽外来电场，不能挡住内部电荷向外激发的电场。
3．两种静电屏蔽现象(1)导体内空腔不受外界影响，如图甲所示。
(2)接地导体空腔外部不受内部电荷影响，如图乙所示。
【典例1】　如图所示，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从小孔中放入球壳内，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
D　[因为金属壳的外表面接地，所以外表面无感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，则B的内表面带负电，D正确，B、C错误；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，由电场叠加可知，电场线的方向由A指向B，所以空腔内电场强度不为零，A错误。]
静电屏蔽问题的两点注意(1)空腔可以屏蔽外界电场，接地的空腔可以屏蔽内部的电场作用，其本质都是因为激发电场与感应电场叠加的结果，分析中应特别注意分清是哪一部分电场作用，还是合电场作用的结果。(2)静电屏蔽的本质是静电感应与静电平衡。
[跟进训练]1．如图所示，两个相同的空心金属球M和N，M带电荷量－Q，N不带电(M、N相距很远，互不影响)，旁边各放一个不带电的金属球P和R，当将带正电Q的小球分别放入M和N的空腔中时(　　)A．P、R上均出现感应电荷B．P、R上均没有感应电荷C．P上有感应电荷而R上没有感应电荷D．P上没有感应电荷而R上有感应电荷
D　[当将带正电Q的小球放入M的空腔中时，由于静电感应，M的内表面带负电，而外表面带正电，其电荷量为Q，它与原来金属球M外表面所带的电荷－Q正好中和，使外表面不带电。这实际上是M所带电荷－Q被吸引至内表面，所以金属球M外部不存在电场，不能使P产生静电感应，P上没有感应电荷。当将带正电Q的小球放入原来不带电的金属球N的空腔中时，由于静电感应，使N的内表面带负电荷，外表面带正电荷，N的外部有电场，使R产生静电感应，其左端带负电，右端带正电。故选项D正确。]
考点2　静电的利用与防护1．静电利用的基本原理异种电荷相吸引，使带电的物质微粒在电荷所产生的力的作用下，奔向并吸附到电极上。2．静电危害产生的主要原因静电危害起因于静电力和静电火花，静电危害中最严重的是静电放电引起可燃物的起火和爆炸。
3．防止静电危害的主要方法与途径(1)尽量减少静电的产生。常用的方法是增大空气的湿度。(2)尽快把静电导走，防止静电积累。常用的最简单的办法是接地。
【典例2】　如图所示，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思路点拨：(1)易燃物与电火花易发生危险。(2)为避免危险应把静电导走，不让其产生电火花。
C　[汽车行驶时，油罐中的汽油随车的振动摩擦起电，如果不及时将这些静电导走，一旦出现放电现象，就会发生爆炸事故。拖地铁链使油罐表面与大地相连，使油罐罐体中的电荷不断地中和，避免因放电引起爆炸，C正确。]
[跟进训练]2．(多选)下列说法正确的是(　　)A．静电除尘的原理是让灰尘带上电荷，然后在静电力的作用下，奔向并吸附到带有异种电荷的电极上B．静电复印的原理是让油墨带上电荷，然后在静电力的作用下，奔向并吸附到带异种电荷的白纸上C．静电喷涂的原理是让油漆带上电荷，然后在静电力的作用下，奔向并吸附到吸引油漆的工件上D．静电复印中的硒鼓上字迹的像实际是曝光的地方
ABC　[灰尘很容易吸附电子，静电除尘的原理就是使带负电荷的灰尘在静电力作用下被吸附到带正电荷的圆筒上，A正确；静电复印和静电喷涂是分别使油墨和油漆带电，在静电力作用下吸附到带异种电荷的预期部位；静电复印曝光时，在光学系统作用下，将原稿图像投射到感光片上，并使其形成静电潜像，曝光时，感光片亮区光导体导通，表面电荷迅速消失(亮衰)，暗区光导体绝缘，表面电荷基本保持不变，B、C正确，D错误。]
学习效果·随堂评估自测
1．如图所示，较厚的空腔导体中有一个正电荷，图中a、b、c、d各点的电场强度大小顺序为(　　)A．a＞b＞c＞d　　　　　B．a＞c＞d＞bC．a＞c＝d＞bD．a＜b＜c＝d
B　[当静电平衡时，空腔球形导体内壁感应出负电荷，外表面感应出正电荷，画出电场线的分布如图：
由于a处电场线较密，c处电场线较疏，d处电场线更疏，b处电场强度为零，则Ea＞Ec＞Ed＞Eb，故B正确，A、C、D错误。]
2．(多选)如图所示是某款家用空气净化器及其原理示意图，污浊空气通过过滤网后尘埃带电。图中充电极b、d接电源负极，集尘极a、c、e接电源正极(接地)。下列说法正确的是(　　)
A．通过过滤网后空气中的尘埃带负电B．尘埃在被吸附到集尘极e的过程中动能增大C．c、d两个电极之间的电场方向竖直向上D．尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受静电力做负功AB　[尘埃经过过滤网后被正极吸引，所以尘埃带负电，故A正确；尘埃在被吸附到集尘极e的过程中静电力做正功，动能增大，故B正确；因为充电极b、d接电源负极，集尘极a、c、e接电源正极，所以c、d两个电极之间的电场方向竖直向下，故C错误；尘埃被吸附到集尘极a的过程中所受静电力做正功，故D错误。]
3．以下各种现象中不属于静电屏蔽的是(　　)A．避雷针B．超高压带电作业的工人要穿戴金属织物的工作服C．电子设备外套金属网罩D．野外高压输电线上方有两条与大地相连的导线
A　[当带电云层靠近建筑物时，避雷针上产生的感应电荷会通过针尖放电，逐渐中和云中的电荷，使建筑物免遭雷击，其原理为尖端放电，故A不属于静电屏蔽；超高压带电作业的工人要穿戴金属织物的工作服可以起到屏蔽作用，故B属于静电屏蔽；电子设备外套金属网罩可以起到静电屏蔽的作用，故C属于静电屏蔽；高压输电线的上方还有两条导线，这两条导线的作用是它们与大地相连，形成稀疏的金属“网”，把高压线屏蔽起来，免遭雷击，故D属于静电屏蔽。故选A。]
4．(新情境题，以“静电除尘”为背景，考查静电的利用)在玻璃管中心轴上安装一根直导线，玻璃管外绕有线圈，直导线的一端和线圈的一端分别跟感应圈的两放电柱相连，开始时，感应圈未接通电源，点燃蚊香，让烟通过玻璃管冒出，当感应圈电源接通时，玻璃管中的导线和管外线圈间就会加上高电压，立即可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了。过一会儿还可以看到管壁吸附了一层烟尘。问题：请思考其中的原因。
[解析]　蚊香的烟中含有一定的碳颗粒，当玻璃管中的导线和管外线圈间加上高电压后，玻璃管中的导线和管外线圈间的空气被电离，碳颗粒吸附一定的电子带上负电荷，然后碳颗粒将向正极移动，所以可以看到，不再有烟从玻璃管中冒出来了，该方法与静电除尘是相同的。[答案]　见解析
回归本节知识，自我完成以下问题：1．静电平衡状态下导体的特征有哪些？[提示]　(1)导体内部场强处处为零。(2)导体表面场强垂直表面。(3)导体为等势体，表面为等势面。2．写出几种静电的应用。[提示]　静电除尘、静电喷雾、激光打印、避雷针等。
阅读材料·拓展物理视野
雷火炼殿武当山位于湖北省西北部，其主峰天柱峰屹立着一座光耀百里的金殿，全部为铜铸鎏金。
雷雨交加时，金殿的屋顶常会出现盆大的火球来回滚动。雨过天晴时，大殿金光灿灿，像被重新炼洗过一般，这就是人们所说的“雷火炼殿”奇观。
武当山重峦叠嶂，气候多变，云层常带大量电荷。金殿屹立峰巅，是一个庞大的优良导体。当带电的积雨云移来时，云层与金殿顶部之间形成巨大的电压，使空气电离，产生电弧，也就是闪电。强大的电弧使周围空气剧烈膨胀而爆炸，看似火球，并伴有雷鸣。金殿顶部，除海马等屋脊上的装饰外，很少有带尖的结构，不易放电，所以能使电压升得比较高，保证“炼殿”之需。如此，金殿五百年灿烂地屹立在天柱峰之巅。近些年来因为金殿周围的一些建筑物常遭雷击，金殿也安装了避雷设施。此后，雷火炼殿的奇观消失了。没有水火的炼洗，金殿的色泽暗淡了许多。