〖物理〗静电的防止与利用课件+-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）必修第三册.pptxVIP

;;;静电平衡;回顾“电荷”一节，学习过金属内部的微观结构，导体内部有着大量的自由电子。如果把带电体靠近导体，由于电荷间的相互作用，导体内部的自由电子会发生转移，使得导体最终靠近带电体的一端带上与带电体不同种的电荷，远离带电体的一端带上同种电荷。这种现象叫作静电感应。

;学过电场相关知识后，我们知道电荷间的相互作用力是电场给予的，如果把导体放入静电场中，思考以下问题：

1．自由电子会怎样移动？

2．自由电子会在什么地方积聚？

3．电子的积聚会出现怎样的结果？

4．最终会出现怎样的现象？

;将一个不带电的金属导体放置于电场强度为E0的电场中。金属导体内含有大量自由电子，由于静电感应，这些自由电子向着与E0相反的方向运动，所以在下图的导体左侧出现负电荷，右侧出现正电荷。;分布在导体两侧的正电荷和负电荷在导体内部产生一个与E0方向相反的电场E′，导体内部的合场强为E合＝E0－E′，当E′小于E0时，E合方向向右，受到库仑力作用，负电荷继续在导体左侧堆积，直到E合＝0，电子不再发生定向移动。这时我们说导体达到静电平衡状态。;导体内部（包括表面）的自由电子不再发生定向移动，我们就认为导体达到了静电平衡状态。

处于静电平衡的导体，内部的电场强度处处为零，此时，外电场和感应电荷在导体内部产生的电场大小相等、方向相反。;静电的防止;静电平衡时，导体内部没有净剩电荷，电荷只分布在导体的表面。

导体外表面，越尖锐的位置，电荷的密度越大，周围的电场强度越大，凹陷的位置几乎没有电荷。;一定条件下，导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动，并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离，这种现象就叫作空气的电离。

导体尖端的强电场使附近的空气电离后，那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子，由于被吸引而奔向尖端，尖端上的电荷中和，这相当于导体从尖端失去电荷。这种现象叫作尖端放电。;;生活中有很多地方用到了尖端放电的现象。;避雷针是利用尖端放电现象??一种设施。

将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接。当雷云接近建筑物时，由于静电感应，尖端会产生与雷云相反的电荷。通过尖端放电，不断向大气释放电荷，中和空气中的电荷，达到避免建筑物遭到雷击的目的。

避雷的意思不是避免雷电发生，而是把雷电引到自身，从而避免附近物体受到雷电的危害。;尖端放电会导致高压设备上电能的损失，所以高压设备中导体的表面应尽量光滑。;如果人在金属笼里，给金属笼加上高压电，人还安全吗？;使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片是否张开？解释看到的现象。

用金属网把验电器罩起来，再使带电的金属球靠近验电器，观察箔片是否张开。这个现象说明了什么？;处于静电平衡的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体的外表面。外部电场和感应电荷产生的电场，在导体内部叠加，使得导体内部不再受外部电场影响。如果换成一个空腔导体又会怎样呢？;空腔导体，放入静电场中，由于静电感应，导体内部电荷也会等量分布在导体的两端，感应电荷产生的电场和外部电场叠加，最终空腔导体内部的电场强度也会为0。也就是说无论导体外部的电场是什么样的，导??内部都不会有电场。

导体壳的这种性质在技术上很有实用价值，把一个电学仪器放在封闭的金属壳中，即使壳外有电场，但由于壳内电场强度保持为0，外电场对壳内仪器不会产生影响。金属壳的这种作用叫作静电屏蔽。;电子仪器外部加装金属壳，通信电缆外面包有一层金属网，高压线路检修人员要穿屏蔽服。

静电屏蔽不一定要用密封的金属容器，金属网也能起到屏蔽的作用，在野外的高压输电线的三条输电线上方还有两条导线，它们的作用就是与大地相连形成一个稀疏的金属网，以此达到静电屏蔽的目的，来保护高压输电线不受雷击。;还有一种特殊的静电屏蔽，即接地的导体壳可以屏蔽内部电场对导体壳外部的影响。其本质仍是静电感应，使导体壳内表面感应电荷与壳内电荷在导体壳表面以外空间产生的场强的叠加结果为零。

;解释一下，为什么供电箱外面是密闭的金属壳。

;静电的危害可能随时发生。医院手术台上，静电火花有可能引起麻醉剂爆炸；煤矿里静电火花会引起瓦斯爆炸···因此，静电的危害必须引起人们的警惕。

;例飞机在云层与云层之间飞行或起飞、着陆时都有可能遭遇雷击。但是当飞机遭遇雷击时，电流可以从雷电云达到飞机头部，纵向流过机身外壳，最后从机尾凌空打到地上或从其中一机翼打过另一机翼，横向流过机身，但不管怎样，闪电都只会沿着飞机外壳流过，而不会进入机内对乘客造成伤害，你知道这是为什么吗？

;静电的利用;静电虽然有危害，但也可以利用。在电场中，带电粒子受到静电力的作用，向着电极运动，最