资料简介
第1章第5节 静电的利用与防护
内容索引0102基础落实•必备知识全过关重难探究•能力素养全提升03学以致用•随堂检测全达标
课标要求1.了解生产生活中关于静电的利用的几个常见实例。了解静电的危害及防护方法。(物理观念)2.知道静电平衡状态及其条件。能够利用静电平衡条件解释生产、生活中的相关现象。(物理观念)3.能对公众利用和防护静电的一些行为发表自己的观点,有进行科学普及的兴趣和责任感。(科学态度与责任)
基础落实•必备知识全过关
一、静电的利用1.静电除尘(1)原理:如图所示,接高压电源负极的金属丝A悬挂于接电源正极的金属筒B中,当电压达到一定值时,金属丝(电晕极)与筒(收尘极)之间会形成很强的,使空气。大部分烟雾颗粒或粉尘在电离所产生的_________后,在电场力作用下向金属筒运动,并落在金属筒上,通过除尘后的气体则从出口排出。(2)优点:与其他除尘方式相比,静电除尘耗能少,效率高。电场电离吸附负电荷
2.静电喷雾静电喷雾是通过高压静电发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法,广泛应用于农药喷洒或汽车、家电外壳喷涂等。静电喷涂原理示意图原理:如图所示,喷口上的金属导流管接高压电源负极,被涂工件接高压电源正极并接地,这样在喷口和工件之间便形成了较强的。当涂料从输料管进入导流管的喷口时,由于导流管接上高压负极发生放电,周围产生密集的电荷,涂料微粒带上,在静电力和高压空气的作用下飞向工件,并均匀地吸附在工件表面。再经过干燥或加热,涂料固化成厚度均匀、质地坚固的涂层,这样喷涂工作便完成了。3.其他应用:激光打印、空气净化器、用静电处理种子、利用静电处理水等。静电场负电荷
二、静电的防护1.雷击:当带电的云层接近地面时,地面上的物体因静电感应而带,这些感应电荷更多分布在高大建筑物、大树等突出的物体上。当电荷积累到一定程度时,这些物体与云层间形成很强的,使空气电离,在云层与地面之间发生强烈的火花放电。2.防止静电危害的方法之一,是尽快把静电。异种电荷电场导入地下
3.避雷针(1)人们通常在高大建筑物上安装尖端导体——避雷针(接闪杆),并用符合规格的导线与埋在地下的接地装置连接起来。(2)工作原理:当带电云层接近时,避雷针上的感应电荷在其附近产生强,使避雷针与带电云层间的避雷针工作原理示意图空气电离,电荷通过避雷针和符合规格的导线被直接引入大地,如图所示,从而达到保护建筑物的目的。电场
三、静电平衡如果将导体放在电场强度为E外的外电场中,导体内的自由电子在电场力的作用下,会沿与电场强度相反的方向运动。这样,导体的负电荷分布在一边,正电荷分布在另一边,这便是静电感应现象。由于电荷重新分布,导体内部会形成一个与外电场方向相反的电场,电场强度为E内。根据场强叠加原理,导体内的电场强度等于E外和E内的叠加。当导体内部总电场强度为零时,导体内的自由电子不再定向移动。物理学中将导体中没有电荷定向移动的状态称为静电平衡。
四、静电屏蔽如果导体是中空的,当它达到静电平衡时内部合场强为零。这样,导体的表面就会对它的内部起到“保护”作用,使其内部不受外部电场的影响。这种现象称为静电屏蔽。易错辨析判一判(1)防止静电危害的方法之一是尽快把静电导入地下。()(2)静电平衡时,导体内的自由电子不再定向移动。()(3)静电平衡时导体内部总电场强度为零。()√√√
即学即用练一练下列叙述属于静电的危害的是;属于静电的防护的是,属于静电的利用的是。(选填字母)A.在建筑物顶上安装避雷针B.人在地毯上行走后,接触金属把手时有触电的感觉C.油罐车上连接拖地铁链D.静电植绒、静电复印BACD
重难探究•能力素养全提升
探究一静电平衡[情境探究]如图所示,把一个不带电的金属导体放到电场中,导体内的自由电子将发生定向移动,从而使导体两端出现等量异种电荷。请思考下列问题。(1)自由电子定向移动的原因是什么?定向移动的方向如何?(2)自由电子能否一直定向移动?为什么?要点提示(1)自由电子受外加电场的电场力作用而发生定向移动,向着与电场相反的方向定向移动。(2)不能。感应电荷产生的电场与外加电场反向,阻碍电子的定向移动,当这两个电场大小相等时,电子的定向移动终止。
[知识归纳]1.处于静电平衡状态的导体,导体内部的电场强度处处为0。即外电场与感应电荷的附加场等大、反向。2.处于静电平衡的导体电荷只分布在导体的外表面,导体内部没有净剩电荷。形状不规则的导体外表面,电荷分布不均匀,电场强度也不相等。越尖锐的位置,电荷的密度越大,周围的电场强度越大。3.一个孤立的带电导体,在自身所带电荷的电场中,处于静电平衡状态,具有静电平衡的所有特点。
[应用体验]典例1如图所示,把一个架在绝缘支架上的枕形导体放在正点电荷形成的电场中,枕形导体处于静电平衡状态。下列说法正确的是()A.枕形导体内部A点的电场强度大于B点的电场强度B.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EA=EBC.感应电荷在A、B两点产生的附加电场强度EAEB,B、C错误;当开关S闭合时,电子从大地沿导线向枕形导体移动,中和枕形导体B端多余的正电荷,D正确。
规律方法求解感应电荷的电场强度的方法——转化为外电场的电场强度导体处于静电平衡时,内部电场强度处处为零,即感应电荷的电场与外电场的电场强度的矢量和为零。即在导体内任一点,感应电荷的电场强度与外电场的电场强度大小相等、方向相反。据此,只要求出外电场的电场强度,也就求出了感应电荷的电场强度。
针对训练一金属球,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三点的电场强度大小分别为Ea、Eb、Ec,三者相比()A.Ea最大B.Eb最大C.Ec最大D.Ea=Eb=Ec
答案C解析处于静电平衡的导体内部电场强度处处为零,故a、b、c三点的电场强度都为零。静电平衡的导体内部电场强度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电场强度与MN在这一点形成的电场的电场强度等大反向,比较a、b、c三点感应电场的电场强度,实质上是比较MN的电场在这三点的电场强度,由于c点离MN最近,故MN的电场在c点的电场强度最大,感应电荷电场在c点的电场强度也最大,故C正确。
探究二尖端放电和静电屏蔽[情境探究]1.避雷针是利用什么原理保护建筑物的呢?2.静电屏蔽是怎样起到屏蔽作用的?要点提示1.尖端放电。2.处于静电平衡状态的导体内部电场强度处处为零,即使导体壳外有电场,由于壳内电场强度保持为0,外电场对壳内的物体不会产生影响。
[知识归纳]尖端放电导体尖端电荷密度大,周围的电场强度大,把周围的空气电离,带电粒子在强电场的作用下加速撞击空气中的其他分子使它们进一步电离,所带电荷与导体尖端电性相反的粒子被吸引而奔向尖端与尖端上的电荷中和。
[应用体验]典例2下列实验中,验电器的金属箔片会张开的是。(选填“甲”或“乙”)解析图甲的金属箔片不会张开,金属网可以屏蔽外电场。图乙的金属箔片会张开,因为金属网未接地,网内的带电体可以对外界产生影响。答案乙
学以致用•随堂检测全达标
1.一个带电的金属球,当它所带的电荷量增加至稳定后,其内部的电场强度()A.一定增强B.不变C.一定减弱D.可能增强,也可能减弱答案B解析孤立带电金属球处于静电平衡,则内部电场强度为零,电荷量增加,瞬间再次达到静电平衡,电场强度仍为零。
2.如图所示为空腔球形导体(不带电),现将一个带正电的小金属球放入腔内,静电平衡时,图中A、B、C三点的电场强度大小E的关系是()A.EA>EB>ECB.EA=EB>ECC.EA=EB=ECD.EA>EC>EB
答案A解析系统静电平衡后,空腔导体上感应电荷与导体内外的电场线的分布图如图所示,从图中可以看出:EA>EB>EC(C点在导体内部,合电场强度为零)。
3.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,比较柔软便于操作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答案C解析高压线路的检修人员在进行高压作业时,要穿上用铜丝网制成的高压作业服,相当于把人体用铜丝网罩起来。这样,外部电场就不会影响到人体,从而避免了电场对人体的伤害。
4.如图所示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,在静电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()A.到达集尘极的尘埃带正电荷B.电场方向由放电极指向集尘极C.带电尘埃所受静电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静电力越大
答案D解析尘埃在静电力作用下向集尘极迁移并沉积,说明尘埃带负电,A错误;由于集尘极与电池的正极连接,电场方向由集尘板指向放电极,B错误;负电荷在电场中所受静电力的方向与电场方向相反,C错误;根据F=qE得同一位置带电荷量越多的尘埃所受静电力越大,D正确。
本课结束
查看更多
