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4靜電的防止與利用[學(xué)習(xí)目標(biāo)]1.知道什么是靜電平衡狀態(tài),能說出靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體特點.2.知道導(dǎo)體上電荷的分布特征,了解尖端放電、靜電屏蔽現(xiàn)象及其成因.3.了解靜電除塵、靜電噴漆、靜電復(fù)印的工作原理.一、靜電平衡1.靜電平衡:導(dǎo)體內(nèi)的自由電子不再發(fā)生________________的狀態(tài).2.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,其內(nèi)部的電場強度處處為________.3.導(dǎo)體上電荷的分布:(1)靜電平衡時,導(dǎo)體________沒有凈剩電荷,電荷只分布在導(dǎo)體的____________.(2)在導(dǎo)體外表面,越尖銳的位置,電荷的密度(單位面積的電荷量)________,凹陷的位置幾乎沒有電荷.二、尖端放電1.空氣的電離:在一定條件下,導(dǎo)體尖端電荷____很大,導(dǎo)體尖端周圍的強電場使空氣中殘留的帶電粒子發(fā)生劇烈運動,并與空氣分子碰撞從而使空氣分子中的正負電荷_____的現(xiàn)象.2.尖端放電:所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子,由于被________,而與尖端上的電荷______,相當(dāng)于導(dǎo)體從尖端__________的現(xiàn)象.3.尖端放電的應(yīng)用與防止:(1)應(yīng)用:____________是利用尖端放電避免雷擊的一種設(shè)施.(2)防止:高壓設(shè)備中導(dǎo)體的表面盡量________會減少電能的損失.三、靜電屏蔽1.靜電屏蔽靜電平衡時,空腔導(dǎo)體內(nèi)表面沒有電荷,導(dǎo)體殼內(nèi)空腔里的電場強度處處為________.外電場對殼(網(wǎng))內(nèi)的儀器不會產(chǎn)生影響,金屬殼的這種作用叫作________________.2.靜電屏蔽的應(yīng)用:電學(xué)儀器外面有金屬殼、野外高壓線上方還有兩條導(dǎo)線與大地相連.四、靜電吸附1.靜電吸附:在電場中,帶電粒子在________作用下,向著電極運動,最后被吸附在電極上的現(xiàn)象.2.靜電除塵:當(dāng)空氣中的塵埃帶電時,在靜電力作用下,塵埃到達電極而被收集起來的過程.3.靜電噴漆:接負高壓的涂料霧化器噴出的油漆微粒帶負電,在靜電力作用下,這些微粒向著作為________的工件運動,并沉積在工件表面.4.靜電復(fù)?。簭?fù)印機應(yīng)用了________________的原理,復(fù)印機的有機光導(dǎo)體鼓表面涂覆有機光導(dǎo)體(OPC),無光照時,OPC是____________,受光照時變成導(dǎo)體.判斷下列說法的正誤.(1)處于靜電平衡狀態(tài)下的導(dǎo)體內(nèi)部的外加電場與附加電場的矢量和為零,即導(dǎo)體內(nèi)部的電場強度處處為零.()(2)靜電平衡時,導(dǎo)體內(nèi)部表現(xiàn)為電中性,電荷都分布在外表面,導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈剩電荷.()(3)一個孤立的帶電體,在自身所帶電荷的電場中,處于靜電平衡狀態(tài),不具有靜電平衡的特點.()(4)用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來,再使帶電金屬球靠近驗電器,則驗電器箔片能張開.()(5)電工穿的高壓作業(yè)服是用銅絲編織的,目的是銅絲衣服有屏蔽作用,使體內(nèi)電場強度為零.()一、靜電平衡導(dǎo)學(xué)探究如圖所示,不帶電的金屬導(dǎo)體放到電場中,導(dǎo)體內(nèi)的自由電子將發(fā)生定向移動,使導(dǎo)體兩端出現(xiàn)等量異種電荷.請思考下列問題:(1)自由電子定向移動的原因是什么?定向移動的方向如何?(2)自由電子能否一直定向移動?為什么?知識深化1.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體內(nèi)部電場強度為零的本質(zhì)是外電場E0和感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場E′的合電場強度為0,即E0=-E′.2.孤立的帶電導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài),內(nèi)部電場強度為0的本質(zhì)是分布在導(dǎo)體外表面的電荷在導(dǎo)體內(nèi)部的合電場強度為0.3.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體,其外表面任一點的電場強度方向跟該點的表面垂直.4.靜電平衡時,導(dǎo)體上的電荷分布在導(dǎo)體的外表面,其內(nèi)部沒有凈電荷,且凈電荷在導(dǎo)體外表面的分布不均勻,越是尖銳的地方電荷的分布越密集.例1如圖所示,把一個架在絕緣支架上的枕形導(dǎo)體放在正點電荷形成的電場中,導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài).下列說法正確的是()A.導(dǎo)體內(nèi)部A點的電場強度大于B點的電場強度B.感應(yīng)電荷在A、B兩點產(chǎn)生的附加電場強度EA=EBC.感應(yīng)電荷在A、B兩點產(chǎn)生的附加電場強度EA<EBD.當(dāng)開關(guān)S閉合時,電子從大地沿導(dǎo)線向?qū)w移動求處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體的感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場強度的方法是:(1)先求出外電場電場強度E外的大小和方向.(2)由于導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài),則滿足靜電平衡條件E合=0.(3)由E外+E感=0,求出感應(yīng)電場E感的大小和方向.針對訓(xùn)練1(2021·哈師大附中高二期中)如圖所示,接地金屬球A的半徑為R,球外點電荷的電荷量為Q,到球心的距離為r,靜電力常量為k,則該金屬球上感應(yīng)電荷在球心O處產(chǎn)生的電場強度大小為()A.keq\f(Q,r2)-keq\f(Q,R2) B.keq\f(Q,r2)+keq\f(Q,R2)C.0 D.keq\f(Q,r2)例2一個帶絕緣底座的空心金屬球A帶有4×10-8C的正電荷,上端開有適當(dāng)小孔,有絕緣柄的金屬小球B帶有2×10-8C的負電荷,使B球和A球內(nèi)壁接觸,如圖所示,則A、B帶電荷量分別為()A.QA=1×10-8CQB=1×10-8CB.QA=2×10-8CQB=0C.QA=0QB=2×10-8CD.QA=4×10-8CQB=-2×10-8C二、尖端放電靜電屏蔽導(dǎo)學(xué)探究1.避雷針是利用尖端放電保護建筑物的一種設(shè)施,其原理是什么?2.靜電屏蔽是怎樣起到屏蔽作用的?知識深化1.尖端放電導(dǎo)體尖端電荷密度大,周圍的電場強度大,把周圍的空氣電離,帶電粒子在強電場的作用下加速撞擊空氣中的分子,使它們進一步電離,所帶電荷與導(dǎo)體尖端的電荷符號相反的粒子被吸引而奔向尖端,與尖端上的電荷中和.2.靜電屏蔽(1)靜電屏蔽的實質(zhì)靜電屏蔽的實質(zhì)是利用了靜電感應(yīng)現(xiàn)象,使金屬殼內(nèi)感應(yīng)電荷的電場和外加電場矢量和為零,好像是金屬殼將外電場“擋”在外面,即所謂的屏蔽作用,其實是殼內(nèi)兩種電場并存,矢量和為零.(2)靜電屏蔽的兩種情況導(dǎo)體外部電場不影響導(dǎo)體內(nèi)部接地導(dǎo)體內(nèi)部的電場不影響導(dǎo)體外部圖示實現(xiàn)過程因場源電荷產(chǎn)生的電場與導(dǎo)體球殼表面上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場在空腔內(nèi)的合電場強度為零,達到靜電平衡狀態(tài),起到屏蔽外電場的作用當(dāng)空腔外部接地時,外表面的感應(yīng)電荷因接地將傳給地球,外部電場消失,起到屏蔽內(nèi)電場的作用最終結(jié)論導(dǎo)體內(nèi)空腔不受外界電荷影響接地導(dǎo)體空腔外部不受內(nèi)部電荷影響本質(zhì)靜電感應(yīng)與靜電平衡,所以做靜電屏蔽的材料只能是導(dǎo)體,不能是絕緣體例3如圖所示,放在絕緣臺上的金屬網(wǎng)罩B內(nèi)放有一個不帶電的驗電器C,若把一帶有正電荷的絕緣體A移近金屬罩B,則()A.金屬罩B的內(nèi)表面帶正電荷B.金屬罩B的右側(cè)外表面帶正電荷C.驗電器C的金屬箔片將張開D.金屬罩B左、右兩側(cè)電荷電性相同針對訓(xùn)練2將懸掛在絕緣細線上的帶正電的小球A放在不帶電的金屬空心球C內(nèi)(不與球接觸),另有一個懸掛在細線上的帶負電的小球B向C靠近,如圖所示,則()A.A向左偏離豎直方向,B向右偏離豎直方向B.A的位置不變,B向右偏離豎直方向C.A向左偏離豎直方向,B的位置不變D.A和B的位置都不變?nèi)?、靜電吸附例4(多選)如

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