2023年第一章 第节9.doc

第7节　静电的应用及危害学习目标核心提炼1.了解静电的应用和危害3个静电知识——危害、防止、应用2个概念——静电平衡、静电屏蔽2.知道如何防止静电的危害一、静电的应用1.静电喷涂：利用静电在物体上喷涂液体或固体涂料2.静电喷涂的原理：设法使精细的油漆飞离喷嘴时带上同种电荷，彼此排斥，并在电场力作用下飞向作为电极的工件，这样就能比较均匀地沉积于工件表面3.其他应用：静电屏蔽、静电除尘、静电复印、激光打印等4.激光打印机是利用正、负电荷相互吸引的原理制成的二、静电的危害1.雷雨云的雷鸣闪电给人类造成巨大损失2.静电火花点燃易燃物质引起爆炸和火灾3.静电放电引起电子设备的故障，造成电磁干扰4.静电放电击穿集成电路和精密的电子元件，或促使元件老化，降低生产成品率5.静电在工业中如电子工业、胶片和塑料工业、造纸印刷工业、纺织工业中都会产生危害三、静电危害的防止1.尽快导走多余电荷，避免静电积累2.调节空气的湿度3.在易燃、易爆气体和粉尘聚集的场所保持良好的通风思考判断1.油罐车后有一条拖在地上的铁链条，是利用了静电×)2.在印染厂中保持适当的湿度，是为了防止静电的危害√)3.在地毯上夹杂0.05～0.07 mm的不锈钢丝导电纤维，是为了防止静电的危害。

√)4.避雷针能避免建筑物被雷击是因为云层中带的电荷被避雷针通过导线导入大地×)5.用金属网把验电器罩起来，再使带电金属球靠近验电器，则验电器箔片能张开×)　静电的应用与静电危害的防止 [要点归纳]　1.静电危害产生的主要原因静电危害起因于电场力和静电火花，静电危害中最严重的静电放电引起可燃物的起火和爆炸2.防止静电危害的主要方法与途径(1)尽量减少静电的产生，常用的方法是增大空气的湿度2)尽快把静电导走，防止静电积累，常用的最简单办法是接地3.静电现象的应用(1)应用静电现象的基本原理一般是让带电和物质微粒在电场力作用下奔向并吸附到异性电极或带电体上，理解这一原理是解决这类问题的关键2)强电场电离空气后，电子在电场力作用下向高电势运动，从而使微粒吸附电子而带负电[精典示例][例1] (多选)静电喷涂机原理如图1所示静电喷涂机接高压电源，工作时涂料微粒会向带正电的被喷涂工件高速运动，微粒最后被吸到工件表面关于静电喷涂机的涂料微粒，下列表述正确的是(　　)图1A.微粒带正电 B.微粒带负电C.微粒受电场力作用 D.微粒受重力作用解析　静电喷涂机接高压电源的负极，所以喷出的涂料微粒带负电，故A错误，B正确；由于静电感应工件的表面将会带上正电，对周围的带负电的涂料微粒产生吸引力，带负电的涂料微粒在库仑力的作用下向工件运动，故C正确，D错误。

答案　BC[例2] (多选)如图2为静电除尘器除尘机理的示意图尘埃在电场中通过某种机制带电，在电场力的作用下向集尘极迁移并沉积，以达到除尘的目的，下列表述正确的是(　　)图2A.到达集尘极的尘埃带正电荷B.电场方向由集尘极指向放电极C.带电尘埃所受电场力的方向与电场方向相同D.同一位置带电荷量越多的尘埃所受电场力越大解析　由于集尘极与电源的正极连接，电场方向由集尘极指向放电极，B正确；而尘埃在电场力作用下向集尘极迁移并沉积，说明尘埃带负电，A错误；负电荷在电场中受电场力的方向与电场力方向相反，C错误；根据F＝Eq可得，D正确答案　BD　对静电平衡的理解 [要点归纳]　1.静电平衡的实质：金属导体放到场强为E0的电场中，金属中的自由电荷在静电力作用下定向移动导致导体一侧聚集负电荷，而另一侧聚集正电荷，感应电荷在导体内部产生与原电场方向相反的电场，导致合场强减小当感应电荷继续增加，合场强逐渐减小，合场强为零时，自由电荷的定向移动停止2.对静电平衡的三点理解(1)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动2)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的3)导体达到静电平衡后内部场强处处为零，是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E′的合场强为零，E′＝－E。

[精典示例][例3] 如图3所示，一个不带电的表面绝缘的导体P正在向带正电的小球Q缓慢靠近，但不接触，也没有发生放电现象，则下列说法中正确的是(　　)图3A.B端的感应电荷为负电荷B.导体P内部场强越来越大C.C点的电势高于B点电势D.导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强解析　导体P处在正电荷的电场中，由于静电感应现象，导体的右端B带正电荷，导体的左端C带负电荷，故选项A错误；处于静电平衡的导体内部场强为零，故选项B错误；导体P缓慢靠近Q，时刻处于静电平衡状态，由其特性知，B、C电势相等，故选项C错误；在C点和B点的电场由导体上的感应电荷产生的电场和带正电的小球Q产生的电场共同作用的结果，并且为0，带正电的小球Q在C点的场强大于B点的场强，所以导体上的感应电荷在C点产生的场强始终大于在B点产生的场强，故选项D正确答案　D(1)静电平衡时，外电场E0和感应电荷产生的附加电场E′，大小相等、方向相反，导体内各位置的合场强为零，自由电荷所受合力为零2)静电平衡是自由电荷发生定向移动的结果，达到静电平衡时，自由电荷不再发生定向移动3)金属导体建立静电平衡的时间是非常短暂的　　　　　　 [针对训练1] 一金属球，原来不带电。

现沿球的直径的延长线放置一均匀带电的细杆MN，如图4所示金属球上感应电荷产生的电场在球内直径上a、b、c三点的场强大小分别为Ea、Eb、Ec，三者相比(　　)图4A.Ea最大 B.Eb最大C.Ec最大 D.Ea＝Eb＝Ec解析　处于静电平衡的导体内部场强处处为零，故a、b、c三点的合场强都为零静电平衡的导体内部场强为零是感应电荷产生的电场与外电场叠加的结果，所以感应电荷在球内某点产生的电场的场强与MN在这一点形成的电场的场强等大反向，比较a、b、c三点感应电场的场强，实质上是比较带电体MN的电场在这三点的场强，由于c点离MN最近，故MN的电场在c点的场强最大，感应电荷产生的电场在c点的场强也最大，故选项C正确答案　C　静电屏蔽的理解及应用[要点归纳]　1.静电屏蔽的实质：静电屏蔽的实质是静电感应，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，矢量和为零而已2.静电屏蔽的两种情况屏蔽外电场屏蔽内电场图示实现过程因场源电荷产生的电场与导体球壳表面上感应电荷在空腔内的合场强为零，达到静电平衡状态，起到屏蔽外电场的作用当空腔外部接地时，外表面的感应电荷因接地将传给地球，外部电场消失，起到屏蔽内电场的作用最终结论导体内空腔不受外界电荷影响接地导体空腔外部不受内部电荷影响本质静电感应与静电平衡3.应用：为了防止外界信号的干扰，静电屏蔽被广泛地应用到科学技术工作中。

例如，电子仪器设备外面的金属罩，通讯电缆外面包的铅皮等，都是用来防止外界电场干扰的屏蔽措施[精典示例]　[例4] 如图5所示，把原来不带电的金属壳B的外表面接地，将一带正电的小球A从小孔中放入球壳内，但不与B发生接触，达到静电平衡后，则(　　)图5A.B的空腔内电场强度为零B.B不带电C.B的外表面带正电D.B的内表面带负电解析　因为金属壳的外表面接地，所以外表面没有感应电荷，只有内表面有感应电荷分布，且由于A带正电，B的内表面带负电，D正确，B、C错误；B的空腔内有带正电的小球A产生的电场和金属壳内表面感应电荷产生的电场，所以空腔内电场强度不为零，A错误答案　D(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　　　　　　[针对训练2] 在如图所示的实验中，验电器的金属箔片会张开的是________解析　A中不会张开，金属网可以屏蔽外电场；B中会张开，因为金属网未接地，网内的带电体可以对外界产生影响；C中不会张开，因为金属网已接地，网内的带电体对网外无影响，网外的带电体对网内也无影响。

答案　B1.(静电平衡状态下导体的电场)如图6所示，一个带负电的金属球放在绝缘的支架上，处于静电平衡状态，金属球内部的场强大小为E1，若减少金属球的带电荷量，再次处于静电平衡状态后，金属球内部的场强大小为E2，则(　　)图6A.E2＜E1 B.E2＞E1C.E2＝E1 D.无法确定解析　处于静电平衡状态的导体内部的场强处处为零，选项C正确答案　C2.(静电平衡的理解)(2019·烟台高二检测)如图7所示为一空腔球形导体(不带电)，现在将一个带正电的小金属球A放入空腔中，当静电平衡时，图中a、b、c三点的场强E和电势φ的关系是(　　)图7A.Ea>Eb>Ec，φa>φb>φc 　 B.Ea＝Eb>Ec，φa＝φb>φcC.Ea＝Eb＝Ec，φa＝φb＝φc 　 D.Ea>Ec>Eb，φa>φb>φc解析　空腔球形导体在正电荷A的电场中感应的结果如图所示，从电场线的疏密可确定a点场强大于c点场强，而b点场强为零，故Ea>Ec>Eb，而沿着电场线电势降低，故φa>φb>φc，选项D正确答案　D3.(静电防护和静电屏蔽的应用)电工穿的高压作业服是用铜丝编织的，下列说法正确的是(　　)A.铜丝编织的衣服不易拉破B.电工被铜丝衣服所包裹，使体内电势为零C.电工被铜丝衣服所包裹，使体内电场强度为零D.铜线电阻小，能对人体起到保护作用解析　高压线路的检修人员在进行高压作业时，要穿上用金属丝网制成的高压作业服，相当于把人体用金属网罩起来。

这样，外部电场就不会影响到人体，从而避免了感应电场对人体的伤害故选项C正确答案　C4.(静电的危害与防止)最近，一则“女子自助加油静电起火点燃油枪”的视频被疯转！有关加油时静电起火，下列说法正确的是(　　)A.加油时可以通过整理衣服导走静电B.通过加油机接地的金属面板进行操作，不会导走身上的静电C.加油前可以先通过洗手以消除静电D.衣服上的静电产生方式属于接触起电解析　加油时整理衣服，衣物与空气产生摩擦，不仅不会导走静电，还会产生更多的静电，故A错误；通过加油机接地的金属面板进行操作，会导走身上的静电，故B错误；加油前可以先通过洗手消除静电，同时手比较湿润，也不会产生静电，故C正确；衣服上的静电产生方式属于摩擦起电，故D错误答案　C基础过关1.下列与静电屏蔽无关的是(　　)A.避雷针的顶端做得很尖细B.用几万伏的高压电电击关在金属笼里的鸟，而鸟安然无恙C.超高压带电作业的工作人员穿戴的工作服用包含金属丝的织物制成D.电视闭路线芯外常包有一层金属网解析　避雷针是应用尖端放电的原理，其余三项均是利用了金属对内部的静电屏蔽作用答案　A2.(多选)静电学知识在生活中有着广泛的应用，下列应用说法正确的是(　　)A.高压输电线上方有两根导线与大地相连可免遭雷击B.小鸟停在单根高压输电线上会被电死C.燃气灶的电子点火器的放电电极做成钉尖形比球形好D.打雷时，待在汽车里比待在木屋里要安全解析　高压输电线上方有两根导线与大地相连，把高压线屏蔽起来，可免遭雷击，A正确；小鸟的两只脚之间的距离很小，所以小鸟的两只脚之间的电压很小，不会对小鸟造成伤害，B。