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)印：復(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