一、靜電的利用任務(wù)驅(qū)動(dòng)　靜電在生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用，你能舉出應(yīng)用靜電的例子嗎？提示：靜電除塵、靜電噴霧、激光打印。
1.靜電除塵：利用_________實(shí)現(xiàn)除塵，原理如圖所示。接_____________的金屬絲A懸掛于接電源正極的金屬筒B中，當(dāng)電壓達(dá)到一定值時(shí)，金屬絲(電暈極)與筒(收塵極)之間會(huì)形成很強(qiáng)的電場(chǎng)，使空氣電離。
2.靜電噴霧：是通過(guò)_________發(fā)生裝置使噴出的霧滴帶電的噴霧方法，廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥噴灑或汽車(chē)、家電外殼噴涂等。原理如圖所示，噴口上的金屬導(dǎo)流管接_____________，被涂工件接_____________并接地，這樣在噴口和工件之間便形成了較強(qiáng)的靜電場(chǎng)。
3.激光打?。菏抢胈____來(lái)實(shí)現(xiàn)“打印”的。
二、靜電的防護(hù)任務(wù)驅(qū)動(dòng)　雷雨天氣經(jīng)常會(huì)發(fā)生雷擊現(xiàn)象，雷擊會(huì)對(duì)地面上的建筑物、人等造成很大的危害，為了避免雷擊造成的傷害，人們通常在高大的建筑物上安裝什么？ 提示：避雷針。
1.基本方法：將靜電導(dǎo)走或_________。2.避雷針原理：避雷針一般安裝在建筑物的頂部，當(dāng)帶電云層接近時(shí)，避雷針上的感應(yīng)電荷在其附近產(chǎn)生_______，使避雷針與帶電云層間的空氣電離，電荷通過(guò)避雷針和接地粗導(dǎo)線被直接引入大地，從而達(dá)到保護(hù)建筑物的目的。
3.靜電平衡(1)定義：導(dǎo)體中_____________的狀態(tài)叫作靜電平衡。(2)特點(diǎn)：①處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為_(kāi)__。②電荷只分布在導(dǎo)體的_________。4.靜電屏蔽中空導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，使得內(nèi)部空間___________的影響。這種現(xiàn)象叫作靜電屏蔽。
主題一　靜電的利用方式【實(shí)驗(yàn)情境】如圖所示，這是靜電除塵模擬裝置。將鋁片和銅絲放進(jìn)去掉底部的礦泉水瓶中，用靜電高壓電源的負(fù)極連接銅絲，正極連接鋁片，這樣便制成了簡(jiǎn)易的靜電除塵器。實(shí)驗(yàn)時(shí)，從礦泉水瓶底部充入煙塵，然后放到桌面上。
【問(wèn)題探究】(1)接通電源，會(huì)觀察到什么現(xiàn)象？提示：大量煙塵會(huì)吸附在鋁片上，空氣會(huì)被凈化。(2)解釋出現(xiàn)該現(xiàn)象的原因？提示：接上高壓電源以后銅絲和鋁片之間形成很強(qiáng)的電場(chǎng)，使空氣電離，煙塵吸附電離后的負(fù)電荷，在電場(chǎng)力作用下向鋁片運(yùn)動(dòng)，積累到鋁片上。
【結(jié)論生成】　靜電的三種利用方式比較(科學(xué)思維)
【典例示范】以下屬于靜電利用的措施是(　　)A.安裝避雷針B.油罐車(chē)車(chē)尾有一條“小尾巴”C.飛機(jī)起落架的輪胎用導(dǎo)電橡膠制成D.復(fù)印機(jī)的硒鼓采用半導(dǎo)體材料
【解析】選D。下雨天，云層帶電打雷，往往在屋頂安裝避雷針，是導(dǎo)走靜電，防止觸電，故屬于靜電防范，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；油罐車(chē)在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，由于里面的油在晃動(dòng)，也會(huì)摩擦產(chǎn)生靜電，后面拖一條鐵鏈就可以及時(shí)把產(chǎn)生的靜電導(dǎo)走，有利于消除靜電，屬于靜電防范，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；飛機(jī)起落架的輪胎是用導(dǎo)電橡膠制成，可以有效將飛機(jī)上的靜電導(dǎo)走，屬于靜電防范，故選項(xiàng)C錯(cuò)誤；復(fù)印機(jī)的硒鼓采用半導(dǎo)體材料，復(fù)印機(jī)復(fù)印文件資料，就是利用靜電墨粉吸附在鼓上，屬于靜電的利用，故選項(xiàng)D正確；故選D。
【探究訓(xùn)練】1.如圖為靜電除塵器除塵機(jī)理的示意圖。塵埃在電場(chǎng)中通過(guò)某種機(jī)制帶電，在電場(chǎng)力的作用下向集塵極遷移并沉積，以達(dá)到除塵目的，下列表述正確的是 (　　)A.到達(dá)集塵極的塵埃帶正電荷B.電場(chǎng)方向由放電極指向集塵極C.帶電塵埃所受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)方向相同D.同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越大
【解析】選D。塵埃在電場(chǎng)力作用下向集塵極遷移并沉積，說(shuō)明塵埃帶負(fù)電，故A錯(cuò)誤；由于集塵極與電池的正極連接，電場(chǎng)方向由集塵板指向放電極，故B錯(cuò)誤；塵埃帶負(fù)電在電場(chǎng)中受電場(chǎng)力的方向與電場(chǎng)力方向相反，故C錯(cuò)誤；根據(jù)F=Eq可得，同一位置帶電荷量越多的塵埃所受電場(chǎng)力越大，故D正確。
2.(多選)如圖是靜電除塵裝置示意圖，裝置的外壁連到高壓電源的正極，中間的金屬絲連到負(fù)極。將混濁氣體通入該裝置時(shí)，氣體中的粉塵會(huì)不斷向筒壁積累，最后在重力作用下墜落在筒底。在該裝置除塵的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的有(　　)A.粉塵由于吸附作用而帶上正電荷B.粉塵由于吸附了電子而帶上負(fù)電荷C.帶電粉塵在靜電力作用下飛向筒壁D.筒壁與中間金屬絲之間存在強(qiáng)大的靜電場(chǎng)
【解析】選B、C、D。裝置的外壁連到高壓電源的正極，中間的金屬絲連到負(fù)極，粉塵向正極運(yùn)動(dòng)，可知粉塵吸附電子后帶負(fù)電。故A錯(cuò)誤，B正確；筒壁與中間金屬絲之間存在強(qiáng)大的靜電場(chǎng)，粉塵向正極運(yùn)動(dòng)，可知粉塵是在靜電力作用下飛向筒壁。故C正確；裝置的外壁連到高壓電源的正極，中間的金屬絲連到負(fù)極，因此筒壁與中間金屬絲之間存在強(qiáng)大的靜電場(chǎng)。故D正確。
主題二　靜電的防護(hù)措施【實(shí)驗(yàn)情境】找一根鋼針，將其在火焰上燒至微紅，豎直插入“電風(fēng)吹焰”裝置塑料棒的頂上。用10×6 cm的一塊易拉罐皮，把它剪成電風(fēng)轉(zhuǎn)輪，過(guò)其重心穿一小孔，孔的上方用502膠粘一枚子母扣的母扣，粘牢后置于鋼針上，見(jiàn)圖(a)。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將高壓電源與鋼針相接，接通電源，由于尖端放電，電風(fēng)轉(zhuǎn)輪將沿著尖端相反轉(zhuǎn)動(dòng)。
如圖(b)，將兩個(gè)針形導(dǎo)體固定在兩個(gè)絕緣支架上，將連接這兩個(gè)針形導(dǎo)體的兩條導(dǎo)線分別與起電機(jī)的兩個(gè)連接桿相連。調(diào)整兩針尖的距離，搖動(dòng)起電機(jī)，可看見(jiàn)兩針間出現(xiàn)火花，就像閃電一樣。
【問(wèn)題探究】(1)如何解釋“電風(fēng)”吹焰這種現(xiàn)象？提示：針尖處電荷分布最密集，附近電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)，在強(qiáng)電場(chǎng)作用下，針尖與蠟燭間的空氣電離，與尖端電性相同的電荷被排斥從而遠(yuǎn)離尖端，與尖端電性相反的電荷被吸引并與尖端上的電荷中和，從而形成“電風(fēng)”。(2)你能解釋這種“閃電”是怎樣產(chǎn)生的嗎？提示：這是尖端放電現(xiàn)象，電荷集中在導(dǎo)體的尖端，把附近的空氣電離，產(chǎn)生了氣體放電的現(xiàn)象。
【結(jié)論生成】尖端放電(物理觀念)尖端放電現(xiàn)象指的是導(dǎo)體尖端附近空氣電離而產(chǎn)生氣體放電的現(xiàn)象。
【典例示范】如圖所示，接地金屬球A的半徑為R，球外點(diǎn)電荷的電荷量為Q，到球心的距離為r。則該金屬球上的感應(yīng)電荷在球心O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)等于(　　)
【解析】選D。靜電平衡狀態(tài)下導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零，是由于Q和導(dǎo)體上的感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部疊加后形成的。因而金屬球殼上感應(yīng)電荷在球心處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)與Q在球心處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小相同、方向相反，故感應(yīng)電荷在球心O處產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)大小為 ，故選D。
【規(guī)律方法】靜電平衡的實(shí)質(zhì)(1)在達(dá)到靜電平衡的過(guò)程中，外電場(chǎng)引起導(dǎo)體內(nèi)自由電荷的定向移動(dòng)使導(dǎo)體兩側(cè)出現(xiàn)感應(yīng)電荷，感應(yīng)電荷的電場(chǎng)和外電場(chǎng)方向相反，使合場(chǎng)強(qiáng)減小，隨著感應(yīng)電荷的繼續(xù)增加，合場(chǎng)強(qiáng)逐漸減小，直至合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷的定向移動(dòng)停止。(2)靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)存在兩個(gè)電場(chǎng)：外電場(chǎng)E0和感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生的附加電場(chǎng)E′，在導(dǎo)體內(nèi)部各位置，附加電場(chǎng)E′與外電場(chǎng)E0方向相反、大小相等，導(dǎo)體內(nèi)各位置的合場(chǎng)強(qiáng)為零，自由電荷所受合力為零。
靜電平衡的形成過(guò)程如圖所示：
【探究訓(xùn)練】1.一金屬球原來(lái)不帶電，現(xiàn)沿球的直徑的延長(zhǎng)線放置一均勻帶電的細(xì)桿MN，如圖所示，金屬球上感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)在球內(nèi)直徑上a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)大小分別為Ea、Eb、Ec，三者相比(　　)A.Ea最大B.Eb最大C.Ec最大D.Ea=Eb=Ec
【解析】選C。處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為零，故a、b、c三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都為零。靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)為零是感應(yīng)電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)與外電場(chǎng)疊加的結(jié)果，所以感應(yīng)電荷在球內(nèi)某點(diǎn)產(chǎn)生的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)與MN在這一點(diǎn)形成的電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)等大反向。比較a、b、c三點(diǎn)感應(yīng)電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)，實(shí)質(zhì)上是比較帶電體MN在這三點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)。由于c點(diǎn)離MN最近，故MN在c點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)最大，感應(yīng)電荷在c點(diǎn)場(chǎng)強(qiáng)也最大，正確答案為C項(xiàng)。
2.(多選)在如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)電器的箔片會(huì)張開(kāi)的是(　　)
【解析】選B、D。題圖A中驗(yàn)電器箔片不會(huì)張開(kāi)，金屬網(wǎng)可以屏蔽外電場(chǎng)；題圖B中驗(yàn)電器箔片會(huì)張開(kāi)，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)未接地，網(wǎng)內(nèi)的帶電體可以對(duì)外界產(chǎn)生影響；題圖C中驗(yàn)電器箔片不會(huì)張開(kāi)，因?yàn)榻饘倬W(wǎng)已接地，網(wǎng)內(nèi)的帶電體對(duì)網(wǎng)外無(wú)影響，網(wǎng)外的帶電體對(duì)網(wǎng)內(nèi)也無(wú)影響；題圖D中電荷Q由于網(wǎng)罩的作用對(duì)外無(wú)影響，但對(duì)內(nèi)仍有電場(chǎng)，故驗(yàn)電器箔片會(huì)張開(kāi)，選項(xiàng)B、D正確。

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第5節(jié) 靜電的利用與防護(hù)

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