高中物理人教版 (2019)必修 第三冊4 靜電的防止與利用多媒體教學課件ppt

這是一份高中物理人教版 (2019)必修 第三冊4 靜電的防止與利用多媒體教學課件ppt，共31頁。PPT課件主要包含了靜電的防止與利用，知識點一靜電平衡，自由電子，知識點二尖端放電，強電場，正負電荷，知識點三靜電屏蔽，知識點四靜電吸附，學會審題，答案C等內容，歡迎下載使用。
答案:發(fā)生靜電感應現(xiàn)象.導體內自由電子的定向移動不是無休止的,當達到靜電平衡后,電子將不再定向移動.
1.如圖所示,帶電體C靠近不帶電的導體A、B會發(fā)生什么現(xiàn)象?導體內電荷的定向移動是無休止的嗎?
2.靜電平衡狀態(tài):導體中(包括表面) 不再發(fā)生定向移動.
1.空氣的電離:靜電平衡時,電荷只分布在導體的外面表.在導體外表面,越尖銳的位置,電荷的密度 ,周圍的電場強度越大.在一定條件下,導體尖端周圍的 足以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 分離.這個現(xiàn)象叫作空氣的電離.2.尖端放電:空氣電離后,那些所帶電荷與導體尖端的電荷符號 的粒子,由于被吸引而奔向尖端,與尖端上的電荷 ,這相當于導體從尖端失去電荷.這種現(xiàn)象叫作尖端放電.
1.法拉第籠是一種用于演示靜電屏蔽和高壓帶電作業(yè)原理的設備.籠體與大地連通.當帶有10萬伏高壓的放電桿尖端接近籠體時,出現(xiàn)放電火花,這時籠體內的表演者用手觸摸籠壁接近放電火花是否會觸電?為什么?
答案:不會.法拉第籠外殼是金屬,能起屏蔽作用,所以表演者在籠內是安全的.
2.靜電屏蔽:把一個電學儀器放在封閉的金屬殼里,即使殼外有 ,但由于殼內電場強度保持為 ,外電場對殼內的儀器不會產(chǎn)生影響.金屬殼的這種作用叫作靜電屏蔽.
3.請舉例說明靜電屏蔽的應用和靜電的危害.
答案:靜電屏蔽的應用:野外高壓輸電線在三條輸電線上方還有兩條導線,它們與大地相連,形成一個稀疏的金屬“網(wǎng)”,把高壓線屏蔽起來,使其免遭雷擊.靜電的危害:醫(yī)院手術臺上,靜電火花有可能引起麻醉劑爆炸;煤礦里,靜電火花會引起瓦斯爆炸.
請舉例說明靜電吸附在生產(chǎn)技術上有哪些應用.
答案:靜電除塵、靜電噴漆、靜電復印.
1.靜電平衡狀態(tài)下的導體內部電場強度處處為0.(　　)2.處于靜電平衡狀態(tài)的導體,導體內部無電場.(　　)3.所有感應電荷在導體內部產(chǎn)生的合電場強度為0.(　　)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.避雷針能避免建筑物被雷擊是因為云層中帶的電荷被避雷針通過導線導入大地.(　　)6.在印染廠中保持適當?shù)臐穸?是為了防止靜電的危害.(　　)
探究一　靜電平衡和尖端放電
如圖所示,把一個不帶電的金屬導體ABCD放到電場強度為E0的水平向右的勻強電場中.
1.金屬導體內的自由電子會如何運動?導體兩端的正負電荷產(chǎn)生電場嗎?若產(chǎn)生電場,產(chǎn)生的電場方向是怎樣的呢?
答案:導體中的自由電子在靜電力的作用下向著電場強度E0方向相反的方向發(fā)生定向移動,使導體左端帶負電,右端帶等量的正電荷,在導體內產(chǎn)生一個方向與電場強度E0方向相反的電場.
2.導體內部的電場會發(fā)生什么變化?導體內部的自由電子還會繼續(xù)移動嗎?最終會出現(xiàn)什么現(xiàn)象?
答案:兩個電場疊加,使導體內部的電場減弱.在疊加后的電場作用下,仍有自由電子發(fā)生定向運動.當導體內部兩個電場疊加的電場強度E=0 時,導體內的自由電子不再發(fā)生定向運動,導體達到靜電平衡狀態(tài).
3.將尖銳的金屬棒安裝在建筑物的頂端,用粗導線與埋在地下的金屬板連接,保持與大地的良好接觸,就成為避雷針.高大建筑物上為什么要安裝避雷針?
答案:使建筑物免遭雷擊.當帶電的雷雨云接近建筑物時,由于靜電感應,金屬棒出現(xiàn)與云層相反的電荷.通過尖端放電,這些電荷不斷向大氣釋放,中和空氣中的電荷,達到避免雷擊的目的.
1.對靜電平衡的理解.(1)靜電平衡是自由電荷發(fā)生定向移動的結果,達到靜電平衡時,自由電荷不再發(fā)生定向移動,但仍在做無規(guī)則運動.(2)金屬導體建立靜電平衡的時間非常短暫.(3)導體達到靜電平衡后內部電場強度處處為0,是指外電場E0與導體兩端的感應電荷產(chǎn)生的附加電場E'的矢量和為0,E'=-E0.
2.靜電平衡狀態(tài)下的導體的電荷分布特點.(1)電荷都分布在導體的表面,導體內部沒有凈電荷.(2)感應電荷分布于導體兩端,電性相反,電荷量相等,遠同近異,如圖甲所示.(3)凈電荷在導體表面分布不均勻,導體表面尖銳處電荷密集,平滑處電荷稀疏,凹陷處幾乎沒有電荷,如圖乙所示.
3.對尖端放電的理解.(1)尖端放電的發(fā)生還與周圍環(huán)境情況有關.環(huán)境溫度越高、濕度越低越容易發(fā)生尖端放電.(2)尖端放電會導致高壓設備上電能的損失,所以高壓設備中導體的表面應該盡量光滑.
【典例1】如圖所示,一個方形的金屬盒原來不帶電,現(xiàn)將一個電荷量為+Q的點電荷放在金屬盒左邊附近,達到靜電平衡后,盒上的感應電荷在盒子內部產(chǎn)生的電場分布情況正確的是(　　)
解析:金屬盒內部由于處于靜電平衡狀態(tài),因此內部每點的合電場強度都為0,即金屬盒內的每一點,感應電荷產(chǎn)生的電場的電場強度都與點電荷+Q在那點產(chǎn)生的電場的電場強度大小相等、方向相反,即感應電荷的電場線與點電荷+Q的電場線重合,但方向相反,故選項C正確.
【變式】如圖所示,把一個架在絕緣支架上的枕形導體放在正電荷形成的電場中,導體處于靜電平衡時,下列說法正確的是(　　)A.當開關S斷開時,導體左端帶正電,右端帶負電B.當開關S閉合時,導體左端帶負電,右端帶正電C.當開關S斷開時,A、B兩點電場強度相等,且都為0D.當開關S閉合時,A、B兩點電場強度不相等
探究二　靜電屏蔽和靜電吸附
1.如圖所示,使帶電的金屬球C靠近驗電器,但不接觸,箔片是否張開?為什么?
答案:驗電器箔片會張開.由于靜電感應,驗電器的金屬箔片會帶上與金屬球C電性相同的電荷,所以驗電器箔片會張開.
2.如圖所示,用金屬網(wǎng)把驗電器罩起來,再使帶電金屬球C靠近驗電器,觀察箔片是否張開.這個現(xiàn)象說明什么?
答案:有金屬網(wǎng)時,驗電器箔片不張開.金屬網(wǎng)可以起到靜電屏蔽作用.
1.靜電屏蔽的實質.靜電屏蔽的實質是利用了靜電感應現(xiàn)象,金屬殼內感應電荷的電場和外加電場矢量和為0,好像是金屬殼將外電場“擋”在外面,即所謂的屏蔽作用,其實是殼內兩種電場并存,矢量和為0.
2.靜電屏蔽的兩種情況.
3.靜電吸附在生產(chǎn)技術上的應用.(1)靜電除塵:設法使空氣中的塵埃帶電,在靜電力作用下,塵埃到達電極而被收集起來.(2)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,這些微粒向著作為正極的工件運動,并沉積在工件的表面,完成噴漆工作.(3)靜電復印: 復印機的核心部件表面涂覆有機光導體(OPC).沒有光照時,OPC是絕緣體,受到光照時變成導體.
【典例2】某同學在學習了電學知識后對電工穿的高壓作業(yè)服進行了研究,發(fā)現(xiàn)高壓作業(yè)服是用銅絲編織的.下列四位同學的理由正確的是(　　)
A.甲認為銅絲編織的衣服不易拉破,所以用銅絲編織B.乙認為銅絲編織的衣服必須達到一定的厚度,才能對人體起到保護作用C.丙認為電工被銅絲編織的衣服所包裹,體內的電場強度不為0,但對人體無傷害D.丁認為電工被銅絲編織的衣服所包裹,使體內電場強度保持為0,對人體起保護作用
解析:高壓作業(yè)服的作用是在穿用后,使處于高壓電場中的人體外表面各部位形成一個屏蔽面,從而保護人體免受高壓電場及電磁波的危害.電工體內電場強度為0,所以選項D正確.
1.處于靜電平衡的導體,其內部電場強度處處為0的原因是(　　)A.外電場和所有感應電荷的電場在導體內部疊加的結果為0B.外電場不能進入導體內部C.所有感應電荷在導體內部產(chǎn)生的合電場強度為0D.以上解釋都不正確
2.下列現(xiàn)象中,不屬于防止靜電危害的是(　　)A.在很高的建筑物頂端裝上避雷針B.在高大的煙囪中安裝靜電除塵器C.油罐車后面裝一根拖在地上的鐵鏈條D.存放易燃品的倉庫的工人穿上導電橡膠做的防電靴
3.如圖所示,把原來不帶電的金屬殼B的外表面接地,將一帶正電的小球A從小孔中放入金屬殼內,但不與B接觸,達到靜電平衡狀態(tài)后,則(　　)
A.B的空腔內電場強度為0B.B不帶電C.B的外表面帶正電D.B的內表面帶負電
4.靜電在各種產(chǎn)業(yè)和日常生活中有著重要的應用,如靜電除塵、靜電復印等,所依據(jù)的基本原理幾乎都是讓帶電的物質微粒在電場作用下奔向并吸附到電極上.現(xiàn)有三個粒子A、B、C從P點向下射入由正、負電極產(chǎn)生的電場中,它們的運動軌跡如圖所示,則(　　)
A.A帶負電荷,B帶正電荷,C不帶電荷B.A帶正電荷,B不帶電荷,C帶負電荷C.A帶負電荷,B不帶電荷,C帶正電荷D.A帶正電荷,B帶負電荷,C不帶電荷
5.在手術時,為防止麻醉劑爆炸,地磚要用導電材料制成,醫(yī)生和護士要穿由導電材料制成的鞋子和外套,一切設備要有良好的接地,這是為了(　　)A.除菌消毒　　　　　　　B.防止漏電C.利用靜電 D.消除靜電