4.静电的防止与利用自主预习·新知导学自主预习·新知导学一、静电平衡1.静电平衡状态导体内的自由电子不再发生定向移动,我们就认为导体达到静电平衡状态。2.静电平衡状态下导体的特点(1)处于静电平衡状态的导体,内部各点的电场强度处处为0。(2)表面处的电场强度不为0,方向跟导体表面垂直。二、尖端放电1.导体上电荷的分布(1)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。(2)在导体外表面,越尖锐的位置,电荷的密度(单位面积的电荷量)越大,周围的电场强度越大。2.电离:一定条件下,导体尖端周围的强电场足以使空气中残留的带电粒子发生剧烈运动,并与空气分子碰撞从而使空气分子中的正负电荷分离,这个现象叫作空气的电离。3.尖端放电:导体尖端的强电场使附近的空气电离,电离后那些所带电荷与导体尖端的电荷符号相反的粒子,由于被吸引而奔向尖端,与尖端上的电荷中和,这相当于导体从尖端失去电荷,这种现象叫作尖端放电。4.应用:避雷针是利用尖端放电避免雷击的一种设施。5.防止:高压设备中导体的表面尽量光滑会减少电能的损失。三、静电屏蔽1.静电屏蔽:静电平衡时,导体壳内空腔里的电场强度处处为0,外电场对壳内的仪器不会产生影响。2.静电屏蔽的应用和危害(1)应用:电子仪器和电子设备外面套有金属网罩,通信电缆外包一层铅皮等,可防止外电场的干扰;野外高压输电线,在三条输电线上方有两条导线把高压线屏蔽起来,使其免遭雷击。(2)危害:医院手术台上,静电火花有可能引起麻醉剂爆炸;煤矿里,静电火花会引起瓦斯爆炸等。四、静电吸附静电的应用已有多种,如静电除尘、静电喷漆、静电复印等方面。但依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在静电力作用下奔向并吸附到电极上。【思考讨论】1.判断下列说法的正误。(1)处于静电平衡状态的导体内部任意一点的电场强度为零。()(2)用金属网把验电器罩起来,再使带电金属球在金属网外靠近验电器,则验电器箔片能张开。()(3)飞机轮上装有拖地线,油罐车后面拖条铁链都是把静电导入大地。()2.避雷针能够避免建筑物被雷击的原因是什么?提示:遇到雷雨时,云层上的大量静电由避雷针直接导入地下;同时避雷针的尖端向空中放电,也中和了云层中的部分电荷,从而避免建筑物遭受雷击。3.为什么安装了防盗网的室内手机信号不好,没安防盗网的室内手机信号好?提示:若把手机放入金属网罩中,金属网罩对手机信号起到屏蔽作用,安装防盗网对手机信号有一定影响。故安装了防盗网的室内手机信号不如没安防盗网的室内手机信号好。合作探究·释疑解惑对静电平衡的理解提示:(1)自由电子受向左的静电力,向左运动,左侧呈现负电荷,右侧呈现正电荷。(2)自由电子不会一直运动。因为感应电荷的电场和外加电场反向,阻碍电子的定向移动,当这两个电场大小相等时,电子将停止定向移动。归纳提升1.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电场强度处处为0是指外电场E与导体两端的感应电荷产生的附加电场E'的电场强度的矢量和为零,即E'=-E。2.处于静电平衡时的导体上的电荷分布特点(1)净电荷只分布在导体表面,内部没有净电荷。(2)感应电荷分布于导体两端,电性相反,电荷量相等,近异远同,如图甲所示。(3)净电荷在导体表面的分布不均匀,一般越尖锐的地方电荷的分布越密集,如图乙所示。典型例题【例题1】(多选)如图所示,在真空中把一绝缘导体AB向带负电的小球P缓慢地靠近(不相接触)时,下列说法正确的是()A.B端的感应电荷越来越多B.导体内部电场强度越来越大C.导体的感应电荷在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度D.导体的感应电荷在M、N两点产生的电场强度相等答案:AC解析:绝缘导体移近带负电的小球P时,导体中的自由电子受到带负电小球P产生的电场的作用力变大,使自由电子不断地向B端移动,A、B两端的感应电荷不断增多,故选项A正确。由于导体AB是缓慢移动的,导体静电平衡是在很短的时间内完成的,缓慢移动过程中的各个状态带负电小球P产生的电场和导体AB上感应电荷的电场叠加的结果均会使导体内部各处的合电场强度总等于零,故选项B错误。M点距小球P的距离比N点要近,由可知,带负电小球P在M点产生的电场强度大于在N点产生的电场强度;而导体内部的合电场强度处处为零,那么导体上的感应电荷在M点产生的附加电场的电场强度就大于在N点产生的附加电场的电场强度,故选项C正确,选项D错误。1.一个孤立的带电体,处于静电平衡时电荷只能分布在外表面。2.净电荷是指导体内未被中和抵消的剩余电荷,感应电荷是指由于静电感应而使导体