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1、4静电的防止与利用教学目标1 .知道静电平衡原理，知道静电平衡时的导体电场分布。2 .了解尖端放电，知道静电屏蔽的电场分布和静电屏蔽的应用。3 .了解一些静电的应用原理，例如：静电吸附、静电喷漆、静电复印等。教学重难点教学重点静电平衡和静电屏蔽的状态。教学难点静电平衡和静电屏蔽时电场和导体上静电荷的分布情况。教学准备验电器、有绝缘柄的金属球一个、金属网罩、感应起电机教学过程新课引入教师活动：展示雷电，避雷针的图片。教师口述：我们知道雷电是一种静电现象，雷电有可能给人们的财产或重合安全带来一 定的威胁。但人们可以通过一些措施来规避雷电可能产生的危害。当然静电的防止远不止给 建筑物安装避雷针。今天
2、我们就来讨论静电的防护和应用。讲授新课一、静电平衡教师活动：讲解静电平衡。通过视频我看到，由于导体内的自由电子受电场力作用而定向移动，使导体表面出现感 应电荷，这种现象叫静电感应。感应电荷在导体中产生反方向的附加电场。当附加电场和外 电场大小相等时，导体内合场强为零，自由电荷的定向移动停止。导体中无电荷定向移动的状态，就叫静电平衡状态。教师活动：让学生根据视频和老师的讲解讨论分析静电平衡的特点。学生讨论并回答：导体内部电场为零，没有电场线。教师总结补充：静电平衡时导体内部没有电场，没有电场线，电荷都分布在导体表面, 同时外电场的电场线与导体表面垂直。教师讲解：场强方向跟该点的表面若不垂直,则沿
3、该点的表面就有一场强分量，电荷在 这一场强分量作用下就会发生运动，就不会处于静电平衡状态了。通过大量实验事实证明静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面。越尖锐 的位置，电荷的密度(单位面积的电荷量)越大，凹陷的位置几乎没有电荷。二、尖端放电1 .电离导体尖端的电荷密度很大，附近的电场很强，空气中残留的带电粒子在强电场的作用下 发生剧烈的运动，把空气中的气体分子撞散，即使分子中的正负电荷分离，这个现象叫作空 气的电离。2 .尖端放电那些所带电荷与导体尖端的电荷相反的粒子，由于吸引而奔向尖端，与尖端上的电荷中 和，相当于导体从尖端失去电荷，这个现象叫作尖端放电。3 .应用和防止(1)避雷
4、针将尖锐的金属棒安装在建筑物的顶端，用粗导线与埋在地下的金属板连接，保持与大地 的良好接触，就成为避雷针。当带电的雷雨云接近建筑物时，由于静电感应，金属棒出现与 云层相反的电荷。通过尖端放电，这些电荷不断向大气释放，中和空气中的电荷，达到避免 雷击的目的。(2)高压设备中导体的表面应该尽量光滑。夜间高压线周围有时会出现一层绿色光晕， 俗称电晕，这是一种微弱的放电现象。教师活动：同学们课下自己查查还有那些是防止和应用尖端放电的事例。三、静电屏蔽我们前面学了静电平衡知道处于静电平衡状态的导体内部没有电荷，电荷只分布在导体 的外表面。如果放入静电场中的是一个空腔导体，电荷分布又有什么特点呢？教师活动
5、：通过视频我们知道，静电平衡时，导体内部场强处处为零，导体壳就可以保 护它所包围的区域，使这个区域不受外部电场的影响，这种现象叫作静电屏蔽。本质：感应电荷的电场和原来的电场相抵消。如果将导体壳换成一个金属网，会怎么样呢？放入一个验电器在里面，铝箔还会张开吗？教师播放视频：静电屏蔽。我们发现使带电的金属球靠近验电器，但不接触，箔片张开。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。这个现象说明什么？教师活动：带学生按照视频步骤做这个实验。金属网也能屏蔽电场，对内部起到保护作用。教师活动：我们上面讲的是导体壳或金属网能屏蔽外电场，使其内部不受影响。反过来, 如果导体壳或金属网内部
6、有个电场，它外部会被屏蔽吗？学生思考讨论：同样也会在导体壳或金属网上产生感应电荷，那么应该可以屏蔽。教师总结讲解：如图所示。导体壳没有接地时处于内部电场中，达到静电平衡，导体壳内外表面出现等量异种电荷, 空间电场的电场线起于场源正电荷，终于导体壳内表面负电荷，再起于导体壳外表面正电荷, 终于无穷远，壳内外表面之间场强处处为零，壳外场强不为零。导体壳接地后，导体壳外的正电荷被大地负电荷中和，正电荷出现在地球的另一端无穷 远处，空间电场起于场源正电荷终于导体壳内表面负电荷，导体壳内外表面之间及导体外部 场强处处为零，导体外部空间不受内部电场影响。所以，不管空壳导体是否接地，是否带电，者K能“阻挡”
7、外电场的进入；而只有接地的空 壳导体才能“阻挡内部电场的“泄露而与空壳导体是否带电无关。静电屏蔽在生活中有很大的实用价值。例如：(1)电学仪器和电子设备外面的金属罩，通讯电缆外面所包的一层铅皮，可以防止外电 场的干扰。(2)电力工人高压带电作业，全身穿戴金属丝网制成的衣、帽、手套、鞋，可以对人体 起到静电屏蔽作业，使人安全作业。(3)三条输电线的上方还有两条导线，与大地相连，形成一个稀疏的金属网，把高压线 屏蔽起来，免遭雷击。四、静电吸附静电的危害静电不可避免的在我们的生产、生活中产生，特别是北方秋冬季节更容易产生静电，给 我们的生产、生活带来不便和危害。那么静电产生的危害都有那些呢？ 静电吸
8、引尘埃导致纺织品色泽灰暗、半导体产品质量下降； 静电场的干扰使我们的收音机、电视机、等信号不清楚； 火花引起火灾或爆炸等。4.1 静电的防止针对静电的各种危害人们会有相对的防止措施，一般的方法是：保持空气湿润，良好的 接地，使用避雷针。还有一些其它的具体做法，比如： 使用一些不宜产生静电的材料。例如易产生静电的机械零件采用导体材料。 产生静电后及时导走，防止聚集，避免越积越多。例如油罐车后会拖一条铁链拖在 地上把静电及时导走。 设置“静电消止器使它产生与积累电荷电性相反发粒子，达到中和的目的。4.2 静电的利用静电虽然有危害，但也可以利用。例如： 静电除尘：原理是利用强电场使气体分子电离，成为
9、电子和正离子，电子和正离子 在电场中受力向正负极移动，移动过程中遇到粉尘，从而使粉尘带上相应的电荷一 起运动到对应的电极上，粉尘积累后受重力作用而落入漏斗。 静电喷漆、静电植绒是设法让物质带电，带电的物质在电场的作用下向作为电极的 工件运动。 静电复印的过程包括：充电、曝光、显影、转印、定影。典型例题例1下图中P是一个带电体，N是一个不带电的金属空腔，在下列情况下，放在绝缘板 上的小纸屑(图中S)不会被吸引的有0答案：AD例2请用学过的电学知识判断下列说法正确的是()A.电工穿绝缘衣比穿金属衣安全B.制作汽油桶的材料用金属比用塑料好C.小鸟停在高压输电线上会被电死D.打雷时，呆在汽车里比呆在木
10、屋里要危险答案：B课堂小结一、静电平衡(1)定义：导体中(包括表面)没有电荷定向移动的状态。(2)静电平衡的特点：a.静电平衡导体内部电场处处为零；b.导体内部没有电场线，外部电场方向比跟该点的表面垂直；c.静电平衡时导体内部没有电荷，其电荷只分布在外表面。越尖锐的位置，电荷的密度(单 位面积的电荷量)越大,凹陷的位置几乎没有电荷。二、尖端放电(1)电离(2)避雷针三、静电屏蔽(1)定义：静电平衡时，导体内部场强处处为零，导体壳就可以保护它所包围的区域， 使这个区域不受外部电场的影响，这种现象叫作静电屏蔽。(2)分类：a.内屏蔽：金属壳内部空间不受外部电场的影响；b.外屏蔽：接地的封闭的金属壳对外部空间没有影响。(3)应用:电学仪器和电子设备外面的金属罩等。四、静电吸附(1)静电的危害：a.影响产品的质量下降；b.妨碍电子器件的正常工作，甚至损害某些电子部件；c.由于火花放电引起火灾或者爆炸等。(2)静电的防止：保持空气潮湿，良好接地，使用避雷针，使用不宜产生静电的材料， 产生的静电及时导走，防止聚集，电荷中和。(3)静电的利用：a.静电除尘b.静电喷漆C.静电植绒d.静电复印