1、第第 5 节节 静电的利用与防护静电的利用与防护 核 心 素 养 物理观念 科学思维 科学探究 1.了解生产生活中关于静 电的利用的几个常见实例。 2.了解静电的危害及防护 方法。 分析讨论静电在激 光打印、静电喷涂、 静电除尘中的应用。 通过静电现象的利用和防 护，增强安全利用静电的 意识 知识点一 静电的利用 观图助学 电鳐放电治病 1.医生常把病人放到电鳐身上，或者让病人去碰一下正在放电的电鳐来治疗风湿 病和癫狂病等。 喷杯式静电喷涂法 2.碗形喷杯高速旋转并带负高压，涂料从喷杯中心流出，从喷杯的前端以雾状喷 出，被涂工件接地，涂料微粒就被吸引到工件上。 涂件；回转杯；涂料容器；驱动电机
2、；支架；直流高压电源。 这种方法涂料微粒带的电荷量较大，微粒在工件上的吸着率较高。 1.静电除尘能有效处理烟雾，与其他除尘方式相比，静电除尘耗能少，效率高。 2.静电喷涂是通过高压静电发生装置使喷出的雾滴带电的喷雾方法。 3.激光打印也是通过静电来实现打印的。 4.静电还有很多应用，空气净化器，用静电处理种子提高发芽率，利用静电处理 水，既能杀菌还能减少水垢，等等。 知识点二 静电的防护 观图助学 现代避雷针往往具有很多组金属尖棒，做成蒲公英花的形状，以增强避雷效果。 铁塔上面的两条导线接地，把输电线屏蔽起来，避免雷击高压线。 以上两图在静电防护方面采用的方法相同吗？ 1.防止静电危害的方法之
3、一是尽快把静电导入地下。 2.雷击：带电云层接近地面时，地面上的物体由于静电感应而带异号电荷，这些 感应电荷分布在高大建筑物、大树等突出的物体上，物体和云层间形成很强的电 场，使空气电离，云层与地面间形成强烈的火花放电。 静电水处理器的工作原理：接通 220 V 50 Hz 的电源时，供给副机能量，使之阴 阳极间形成高压静电场，被处理水从场经过时受场作用，水分子的偶极矩增大， 并呈链状排列。同时一些物理性能发生变化(电导率，表面张力)等，此方法处理 的水为静电活化水。 防止静电的方法 1.出门前去洗个手，或者先把手放墙上抹一下去除静电。 2.为避免静电击打， 可用小金属器件(如钥匙)、 棉抹布
4、等先碰触大门、 门把、 椅背、 床栏等消除静电，再用手触及。 3.穿全棉的内衣。 4.尽量避免使用化纤地毯和以塑料为表面材料的用具，以防止摩擦起电。 5.尽可能远离诸如电视机、电冰箱之类的电器，以防止感应起电。 核心要点 静电的利用 要点归纳 1.静电的利用依据的物理原理几乎都是让带电的物质微粒在电场力的作用下，奔 向并吸附到电极上。 2.有时利用静电产生的强电场从而使水净化， 有时利用高电压低电流治疗疾病等。 3.静电的利用实例静电复印 复印机用的感光鼓材料是感光型半导体：即在暗态时(不受光)为绝缘体；而在亮 态(受光)时为导体。如图所示。 感应型半导体充电后工作示意图 复印机的工作原理是利
5、用光导体的电位特性，在光导体没有受光照的状态下进行 充电，使其表面带上均匀的电荷，然后通过光学成像原理，使原稿图像成像在光 导体上。 有图像部分因没有受到光照(相当于暗态)， 所以光导体表面仍带有电荷， 而无图像区域则受到光照(相当于亮态)，所以光导体表面的电荷通过基体的接地， 使表面的电荷消失，从而形成了静电潜像。再后是通过静电原理，使用带有极性 相反电荷的墨粉，使光导体表面的静电潜像转化成为光导体表面的墨粉图像。最 后，仍然通过静电原理，将光导体表面的墨粉图像转印到复印纸表面，完成复印 的基本过程。 试题案例 例 1 如图所示为静电除尘机理图，废气先经过一个机械过滤装置再进入静电除 尘区，
6、放电极(位于中央)和集尘极分别接到高压直流电源的两极上，其间电场线 如图。带负电 的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动并沉积，达到除尘的目的。不考虑尘埃间 的相互作用及其他作用，下列说法正确的是( ) A.电场线方向由放电极指向集尘极 B.图中 a 点电场强度小于 b 点电场强度 C.尘埃会沿图中虚线从 c 到 d 运动 D.尘埃在运动过程中动能增大 解析 由题知带负电的尘埃在电场力的作用下向集尘极运动，则知集尘极带正电 荷， 是正极， 所以电场线方向由集尘极指向放电极， A 项错误； 集尘极带正电荷， 是正极，a 点更靠近放电极，所以图中 a 点电场强度大于 b 点电场强度，B 项错 误；放电
7、极与集尘极间建立非匀强电场，尘埃所受的电场力是变化的，不会沿图 中虚线从 c 到 d 运动，C 项错误；带电尘埃所受的电场力做正功，所以运动过程 中动能增大，D 项正确。 答案 D 针对训练 1 (多选)静电喷涂时，喷枪带负电。被喷工件带正电，喷枪喷出的涂料 微粒带负电。假设微粒被喷出后只受静电力作用，最后吸附在工件表面。微粒在 向工件靠近的过程中( ) A.克服电场力做功 B.动能逐渐增大 C.沿着电场线运动 D.加速度先减小后增大 解析 涂料微粒所受的电场力方向向左，其位移方向大体向左，则电场力对涂料 微粒做正功，动能增加，A 错误，B 正确；由于涂料微粒有初速度，故不一定沿 电场线方向运
8、动，C 错误；涂料微粒的重力不计，根据电场强度的分布可知，所 受电场力先减小后增大，则加速度先减小后增大，D 正确。 答案 BD 核心要点 静电的防护 要点归纳 1.静电的危害 (1)静电吸附尘埃会对印刷、制药、合成纤维等工业生产带来危害。 (2)静电对高密仪器有干扰甚至毁坏作用。 (3)静电最大的危害是静电火花点燃某些易燃物质而引起爆炸。 2.静电的防护 (1)抑制静电的产生。 (2)加速静电的泄漏。 (3)进行静电中和。 常用的防护措施有：接地；搭接；屏蔽；对几乎不能泄漏静电的绝缘体 用抗静电剂以增大电导率，使静电易于泄漏；采用喷雾、洒水等方法提高环境 湿度，抑制静电的产生；使用静电消除器
9、，进行静电中和。 试题案例 例 2 在下列措施中，哪些能将产生的静电尽快导走( ) A.飞机轮子上搭地线 B.印染车间保持湿度 C.复印图片 D.电工钳柄装有绝缘套 解析 飞机在飞行中与空气摩擦时，飞机外表面聚集了大量静电荷，降落时会对 地面人员带来危害及火灾隐患。因此飞机降落时要及时导走机身聚集的静电，采 取的措施是在轮胎上安装地线或用导电橡胶制造轮胎；在印染工作车间也同样容 易产生静电，静电给车间带来火灾隐患，为防止火灾发生，其中安全措施之一就 是车间保持湿度，从而通过湿润的空气及时导走静电；在复印图片环节中，则需 要应用静电；电工钳柄装有绝缘套是防止导电，保证电工的安全。 答案 AB 针
10、对训练 2 以下叙述中属于静电危害的是_；属于静电防止的是 _，属于静电利用的是_。 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.油罐车上连接搭地铁链 D.静电植绒、静电复印 答案 B AC D 1.(静电的利用)下列属于静电利用的做法是( ) A.水泥厂利用静电除去废气中的粉尘 B.印染厂中的空气需要一定的湿度 C.在制造轮胎的橡胶中添加导电材料 D.行驶的油罐车车尾带一条拖地的铁链 解析 水泥厂利用静电除去废气中的粉尘，这属于静电的利用，故 A 符合题意； 印染厂车间保持湿度，目的是防止在生产过程中产生的静电，是静电的防护，故 B 不符合题意；在制造轮
11、胎的橡胶中添加导电材料，是静电的防护，故 C 不符合 题意；油罐车在运输过程中会产生静电，若不及时导走，易引起爆炸，通过车尾 拖地的铁链导走静电，是静电的防止，故 D 不符合题意。 答案 A 2.(静电的利用)静电除尘器是目前普遍采用的一种高效除尘器。 某除尘器模型的收 尘板是很长的条形金属板，图中直线 AB 为该收尘板的横截面。工作时收尘板带 正电，其左侧的电场线分布如图所示；粉尘带负电，在电场力作用下向收尘板运 动，最后落在收尘板上。若用粗黑曲线表示原来静止于 P 点的带电粉尘颗粒的运 动轨迹，下列 4 幅图中可能正确的是(忽略重力和空气阻力)( ) 解析 因为电场中各点的场强方向为电场线
12、上该点的切线方向，条形金属板所产 生的电场为非匀强电场，即带电粉尘颗粒在电场中所受的电场力方向与大小都发 生变化，故带电粉尘颗粒在电场中不可能沿电场线运动，C 错误；因为带电粉尘 颗粒在电场中做曲线运动，由曲线运动的特点，粉尘所受的合外力指向轨迹内侧 可知，带负电的粉尘颗粒运动轨迹可能为 A 图，A 正确，B、D 错误。 答案 A 3.(静电的防护)在我国北方天气干燥的季节里，脱掉外衣后再去拉金属门把手时， 常会被电击，这是因为( ) A.干燥空气使人身体上聚集了大量电荷，手接触金属门把手时放电 B.干燥空气使金属门把手上有大量的电荷，手接触金属门把手时放电 C.天气干燥使门把手的电势较高，人的电势较低，手接触金属门把手时被电击 D.人脱衣时由于摩擦使人体带了大量电荷，手接触金属门把手时放电 解析 据题意，脱掉外衣时，发生摩擦起电现象，手接触门把手(金属)时，使产 生的大量静电被导走，从而出现放电现象，故 D 正确。 答案 D