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新人教版(新教材)学案:高中第九章静电场及其应用第四节静电的防止与利用学案必修3(物理)

2021-06-15 来源:趣尚旅游网
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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,知道处于静电平衡的导体的特征。

2、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。 3、了解静电吸附原理,知道静电在除尘、喷漆、复印等生产中的应用。

重点难点

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。(重点) 2、知道什么是静电屏蔽及其有关应用。(重点) 3、知道导体上电荷的分布规律。(难点)

自主探究 一、静电平衡

1.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。 2.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。 3.导体内部电场强度特点:内部电场强度处处为0。 二、尖端放电

1.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。

2.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。 3.尖端放电的应用与防止

(1)应用:避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。 (2)防止:高压设备中导体的表面尽量光滑,减少电能的损失。 三、静电屏蔽

1.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。 2.静电屏蔽的应用

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(1)把电学仪器放在封闭的金属壳里。

(2)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。 四、静电吸附

1.静电除尘:设法使空气中的尘埃带电,在静电力作用下,尘埃到达电极被收集起来。

2.静电喷漆:接负高压的涂料雾化器喷出的油漆微粒带负电,在静电力作用下,这些微粒向着作为正极的工件运动,并沉积在工件的表面,完成喷漆工作。 3.静电复印的工作过程:充电→曝光→显影→转印→放电

探究思考

一、静电平衡问题的认知

1、金属导体由固定的金属阳离子和自由电子组成。 2、同种电荷互相排斥,异种电荷互相吸引。

3、在静电感应中,移动的电荷只能是自由电子(正电荷不移动),且逆着外电场的方向定向移动。 4、静电平衡是瞬间完成的。

5、电荷只能发生转移,不能消失。将某导体接地,或将两导体用导线连接起来,为电荷的转移提供了条件,且转移的电荷是电子。

6、处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为0,由此可知已知外电场时求感应电荷电场的大小、方向。

【典例一】1、将悬挂在细线上的带正电的小球A放在不带电的金属空心球C内(不与球接触),另有一个悬挂在细线上的带负电的小球B向C靠近,如图所示,于是有( )

A.A向左偏离竖直方向,B向右偏离竖直方向

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B.A的位置不变,B向右偏离竖直方向 C.A向左偏离竖直方向,B的位置不变 D.A和B的位置都不变

解题思路:A在空心金属球内,由于静电感应,使得C外表面带正电,B、C相互吸引,所以B向右偏; 而金属空腔C可以屏蔽外部的B的电场,所以B的电荷对空腔C的内部无影响,所以A位置不变.故B正确,ACD错误;故选B. 答案:B

二、静电屏蔽的实质

静电屏蔽的实质是利用了静电感应现象,使金属壳内感应电荷的电场和外加电场矢量和为零,好像是金属壳将外电场“挡”在外面,即所谓的屏蔽作用,其实是壳内两种电场并存,矢量和为零。

1、接地的空腔导体,腔外电场对腔内空间不产生影响,腔内电场对腔外空间也不产生影响,即内外互不影响。

2、空腔导体不接地,腔外电场对腔内空间不产生影响,腔内电场对腔外空间产生影响。

【典例二】2、如图所示,用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器,则下面关于验电器箔片的说法正确的是( )

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A.箔片张开 B.箔片不张开

C.带电金属球电量足够大时才会张开

D.箔片张开的原因是金属网罩感应带电产生的电场

解题思路:静电屏蔽:为了避免外界电场对仪器设备的影响,或者为了避免电器设备的电场对外界的影响,用一个空腔导体把外电场遮住,使其内部不受影响,也不使电器设备对外界产生影响,故用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球靠近验电器,箔片不张开.故B正确、ACD错误.故选B。 答案:B

随堂训练

1、下列做法中属于防止静电产生危害的是( ) A.在高大的建筑物顶端装避雷针 B.小汽车上装有一根露在外面的小天线 C.在高大的烟囱中安装静电除尘器 D.汽车制造厂车间里进行静电喷漆 答案:A

2、如图所示,A为空心金属球,B为金属球,将另一带正电的小球C从A球开口处放入A球中央,不接触A球,然后用手摸一下A球,再用手接触一下B球,再移走C球,则( )

A.A球带负电,B球带正电 B.A球带负电,B球不带电 C.A、B两球都带负电

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D.A、B两球都带正电 答案:B

3、下列设备或做法中,利用了尖端放电原理的是( ) A. 避雷针 B. 静电复印 C. 静电除尘

D. 给飞机加油时,要把油箱与大地用电缆连接起来 答案:A

4、小强在加油站加油时,看到加油机上有如图所示的图标,关于图标涉及的物理知识及其理解,下列说法正确的是( )

A.制作这些图标的依据是静电屏蔽原理

B.工作人员工作时间须穿绝缘性能良好的化纤服装 C.化纤手套与接触物容易摩擦起电存在安全隐患 D.用绝缘的塑料梳子梳头应该没有关系 答案:C

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