17静电现象的应用

高二物理选修3-1第一章第七节--1--1.7静电现象的应用一、学习目标1．通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，能说出处于静电平衡的导体的特征；2．通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点；3．了解尖端放电和静电屏蔽现象，关注生活、生产中的静电现象。二、学习重点和难点1．掌握静电平衡的概念，理解导体处于静电平衡状态的特征是本节学习的重点。2．应用静电平衡的知识，认识导体的电荷分布特点、尖端放电现象、静电屏蔽现象是本节学习的难点。三、自主学习过程（一）旧知回顾1．电场的重要性质是：对放入其中的电荷作用。2．金属导体的微观结构：金属导体中原子由和组成，离原子核较远的电子往往会脱离而在金属中自由活动，成为自由电子，失去这种电子的原子便成为带电的离子。3．把金属导体放入电场中，导体上会出现；呈电中性状态的金属导体放入静电场中，导体内受到与场强方向相反的电场力的作用而向场强的反方向定向移动，两端出现不同的电荷分布。（二）自主学习【自主学习1】静电平衡状态下导体的电场要求：通过对静电场中导体的自由电荷运动情况的讨论，了解静电平衡的概念，能说出处于静电平衡的导体的特点：阅读教材24页“静电平衡状态下导体的电场”并观察图1．7-1：1．静电感应：导体内在电场力作用下重新分布，使导体两端出现的现象叫静电感应。静电感应现象的实质是_________________________。2．静电平衡状态：导体（包括表面）中时的状态叫静电平衡状态。静电平衡的条件是：。静电平衡的特点是：①；②；③。地球是一个极大的导体，可以认为处于静电平衡状态，所以它是一个。这是我们可以选大地作为零电势体的一个原因。【自主学习2】导体上电荷的分布要求：通过实验了解静电平衡时带电导体上电荷的分布特点：静电平衡时，导体上的电荷分布的特点：①；②。【自主学习3】尖端放电静电屏蔽要求：了解尖端放电和静电屏蔽现象，关注生活、生产中的静电现象：1．请你阅读课本25页和26最上一段后回答：问题：尖端放电的原理是什么？尖端放电的原理有何应用？高二物理选修3-1第一章第七节--2--2．静电屏蔽现象导体的外壳对它的内部起到“保护”作用，使它的内部的影响，这种现象称为静电屏蔽。①封闭导体壳内部电场不受壳外电荷或电场影响；如壳内无带电体而壳外有电荷q，则静电感应使壳外壁带电。静电平衡时壳内无电场。这不是说壳外电荷不在壳内产生电场。由于壳外壁感应出异号电荷，它们与q在壳内空间任一点激发的合场强为零。因而导体壳内部不会受到壳外电荷q或其他电场的影响。壳外壁的感应电荷起了自动调节作用。如果把上述空腔导体外壳接地，则外壳上感应正电荷将沿接地线流入地下。静电平衡后空腔导体与大地等势，空腔内场强仍然为零。如果空腔内有电荷，则空腔导体仍与地等势，导体内无电场。这时因空腔内壁有异号感应电荷，因此空腔内有电场。此电场由壳内电荷产生，壳外电荷对壳内电场仍无影响。由以上讨论可知，封闭导体壳不论接地与否，内部电场不受壳外电荷影响。②接地封闭导体壳外部电场不受壳内电荷的影响。如果壳内空腔有电荷q，因为静电感应，壳内壁带有等量异号电荷，壳外壁带有等量同号电荷，壳外空间有电场存在，此电场可以说是由壳内电荷q间接产生。也可以说是由壳外感应电荷直接产生的。但如果将外壳接地，则壳外电荷将消失，壳内电荷q与内壁感应电荷在壳外产生电场为零。可见如果要使壳内电荷对壳外电场无影响，必须将外壳接地。3．关注生活、生产中的静电现象──请你阅读“静电的防止和应用”材料：静电的防止和应用防止：在人们生活的任何时间、任何地点都有可能产生静电。要完全消除静电几乎不可能，但可以采取一些措施控制静电使其不产生危害。如生活中的一些具体做法：1．室内要保持一定的湿度，室内要勤拖地、勤洒些水，或用加湿器加湿；要勤洗澡、勤换衣服，以消除人体表面积聚的静电荷。2．发现头发无法梳理时，将梳子浸入水中片刻，等静电消除之后，便可以将头发梳理服帖了。脱衣服之后，用手轻轻摸一下墙壁，摸门把手或水龙头之前也要用手摸一下墙，将体内静电“放”出去，这样静电就不会伤你了。对于老年人，应选择柔软、光滑的棉纺织或丝织内衣、内裤，尽量不穿化纤类衣物，以使静电的危害减少到最低限度。3．出门前去洗个手，或者先把手放墙上抹一下去除静电,还有尽量不穿化纤的衣服。4．为避免静电击打，可用小金属器件（如钥匙）、棉抹布等先碰触大门、门把、水龙头、椅背、床栏等消除静电，再用手触及。5．穿全棉的内衣。6．准备下车的时候，用右手握住档，然后用手指碰着下面铁的部位，然后开车门，把左手放在车门有铁的位置，但是左手别松，然后把右手放掉，下车，这时候你再用右手抓着门就不会被电到了接下去，用力一关。高二物理选修3-1第一章第七节--3--应用：目前静电已经有多种应用，如静电除尘、静电喷涂、静电植绒、静电复印等。以煤作燃料的工厂、电站，每天排出的烟气带走大量的煤粉，不仅浪费燃料，而且严重地污染环境。利用静电除尘可以消除烟气中的煤粉。除尘器由金属管A和悬在管中的金属丝B组成，A接到高压电源的正极，B接到高压电源的负极，它们之间有很强的电场，而且距B越近，场强越大。B附近的空气分子被强电场电离，成为电子和正离子。正离子被吸到B上，得到电子，又成为分子。电子在向着正极A运动的过程中，遇到烟气中的煤粉，使煤粉带负电，吸附到正极A上，最后在重力的作用下落入下面的漏斗中。静电除尘用于粉尘较多的各种场所，除去有害的微粒，或者回收物资，如回收水泥粉尘。设法使油漆微粒带电，油漆微粒在电场力的作用下向着作为电极的工件运动，并沉积在工件的表面，完成喷漆的工作。这就是静电喷涂。使绒毛带电，可以使绒毛植在涂有粘着剂的纺织物上，形成像刺绣似的纺织品。这就是静电植绒。静电复印可以迅速、方便地把图书、资料、文件复印下来。静电复印机的中心部件是一个可以旋转的接地的铝质圆柱体，表面镀一层半导体硒，叫做硒鼓。半导体硒有特殊的光电性质：没有光照射时是很好的绝缘体，能保持电荷；受到光的照射立即变成导体，将所带的电荷导走。复印每一页材料都要经过充电、曝光、显影、转印等几个步骤。这几个步骤是在硒鼓转动一周的过程中依次完成的。充电：由电源使硒鼓表面带正电荷。曝光：利用光学系统将原稿上的字迹的像成在硒鼓上。硒鼓上字迹的像，是没有光照射的地方，保持着正电荷。其他地方受到了光线的照射，正电荷被导走。这样，在硒鼓上留下了字迹的“静电潜像”。这个像我们看不到，所以称为潜像。显影：带负电的墨粉被带正电的“静电潜像”吸引，并吸附在“静电潜像”上，显出墨粉组成的字迹。转印：带正电的转印电极使输纸机构送来的白纸带正电。带正电的白纸与硒鼓表面墨粉组成的字迹接触，将带负电的墨粉吸到白纸上。此后，吸附了墨粉的纸送入定影区，墨粉在高温下熔化，浸入纸中，形成牢固的字迹。硒鼓则经过清除表面残留的墨粉和电荷，准备复印下一页材料。问题1：静电有哪些应用？问题2：哪些地方应该防止静电？（三）课堂检测：1．如图所示，导体棒AB靠近带正电的导体Q放置。用手接触B端，移去手指再移去Q，AB带何种电荷______。若手的接触点改在A端，情况又如何______。高二物理选修3-1第一章第七节--4--2．一个不带电的空心金属球，在它的球心处放一个正点电荷，其电场分布是图2中的哪一个（）3．在一个导体球壳内放一个电量为＋Q的点电荷，用Ep表示球壳外任一点的场强，则（）A．在壳中央时，Ep＝0B．不论＋Q在球壳内何处，Ep一定为零C．只有当＋Q在球心且球壳接地时，Ep＝0D．只要球壳接地，不论＋Q在球壳内何处，Ep一定为零4．有一绝缘空心金属球A，带有4×10-6C的正电荷，一个有绝缘柄的金属小球B，带有2×10-6C的负电荷。若把B球跟A球的内壁相接触，如图6所示，则B球上电量为_____C，A球上电量为_______C，分布在_______。5．如图，在真空中有两个点电荷A和B，电量分别为－Q和＋2Q，它们相距L，如果在两点电荷连线的中点O有一个半径为r（2r＜L）的空心金属球，且球心位于O点，则球壳上的感应电荷在O点处的场强大小________方向_________。（四）小结与反思（通过本节课的学习你有哪些收获与疑惑）五、作业：“问题与练习”1，2，3，4。