9.4《静电的防止与利用》（学案）-【高效课堂】2022-2023学年高二物理同步备课精讲练（人教版2019必修第三册）.docx

9.4静电的防止与利用

学习目标：

（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

（2）了解空气电离和尖端放电现象

（3）了解静电屏蔽现象及其有关应用

基础新知

1.静电平衡

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。

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。

2.电离和尖端放电

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。

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。

尖端放电的应用与防止：

应用：避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。

防止：高压设备中导体的表面尽量光滑，减少电能的损失。

3.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。

静电屏蔽的应用：

（1）把电学仪器放在封闭的金属壳里。

（2）电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体起到静电屏蔽作业，使人安全作业。

（3）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。

4.静电吸附

静电虽然会有危害，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，最后会被吸附在电极上。这一原理在生产技术上被广泛应用。应用实例：静电除尘、静电喷涂、静电复印、静电植绒等。

5.静电的危害与防止

静电是一种常见现象，它会给人们带来麻烦，甚至造成危害。如在印刷厂里，纸张之间摩擦带电，会使纸张粘在一起，难以分开；在印染厂里，棉纱、毛绒、人造纤维上的静电会吸引空气中的尘埃，使印染质量下降。静电对现代高精密度、高灵敏度电子设备影响很大，大量的静电不但会妨碍电子设备的正常运行，甚至会因火花放电而击穿电子仪器的某些器件。

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，常用的最简单办法是接地。

（3）在易燃易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风，消除静电火花的引爆条件。

基础检测

1．（多选）在下列各种措施中，属于利用静电的是（）

A．静电除尘

B．静电喷雾

C．激光打印

D．在高大的建筑物顶端安装避雷针

【答案】ABC

【解析】利用静电可以进行静电除尘、静电喷涂、激光打印，ABC符合题意；高大建筑物上的避雷针是为了把产生的静电导走，属于静电的防止，D不符合题意。

2．(多选)关于静电感应和静电平衡，以下说法正确的是()

A．静电感应是由于导体内的自由电子受静电力作用的结果

B．导体内的自由电子都不运动称为静电平衡

C．处于静电平衡状态时，导体所占空间各处电场强度均为零

D．处于静电平衡状态时，导体内部将没有多余的“净”电荷

【答案】AD

【解析】静电平衡是由于导体内的自由电子受静电力的作用而发生定向移动，最后达到稳定的状态，选项A正确；达到静电平衡后，自由电子不再定向移动，但是仍然做无规则的热运动，选项B错误；导体处于静电平衡时，电荷只分布在导体外表面上，导体内部没有多余的“净”电荷，选项D正确；导体处于静电平衡时，导体内部的电场强度为零，但导体表面的电场强度不为零，选项C错误。

考点探究

考点一：对静电平衡的理解

静电平衡过程：

放入电场（E）中的导体（ABCD），由于静电感应，导体内的自由电子在导体内定向移动（左图），在导体的两侧出现感应电荷，同时在导体内部形成反向的电场E′（右图）。

导体内的自由电荷不再发生定向移动（左图），此时，感应电荷的电场增到与外电场相等。即，导体内合场强为零（右图）。

静电平衡的实质

在达到静电平衡的过程中，外电场引起导体内自由电荷的定向移动使导体两侧出现感应电荷，感应电荷的电场和外电场方向相反，使合场强减小，随着感应电荷的继续增加，合场强逐渐减小，直至合场强为零，自由电荷的定向移动停止。

静电平衡的条件：导体内部的合场强为零，即E合＝0。

静电平衡时，导体上的电荷分布特点：

（1）净电荷只分布在导体表面，内部没有净电荷。

（2）感应电荷分布于导体两端，电性相反，电量相等，近异远同。

（3）净电荷在导体表面的分布不均匀，一般越是尖锐的地方，电荷的分布越密集。

（4）表面任一点，场强方向跟该点表面垂直。

处于静电平衡状态的导体的感应电荷产生的场强的求解方法：

(1)运用求出外电场场强E外的大小和方向

(2)由于导体处于静电平衡状态，则满足静电平衡条件E合＝0

(3)由E外＋E感＝0，求出感应电场E感的大小和方向

针对训练

1．如图所示，先用绝缘细线将导体悬挂起来，并使导体带电。然后用带绝缘柄的不带电