【物理】粤教版选修3-1精品课件《静电与新技术》

静电与新技术
一.静电除尘





观察与思考
透明的玻璃瓶中原来充满烟尘，将 高压电源的正、负两极分别接到绕 在玻璃瓶上的金属螺旋线和插在玻 璃瓶内的金属直导线上，你发现了 什么现象？
二程本质上是一种光电过程，它所 产生的潜像是一个由静电荷组成的静电像，其充电、显影 和转印过程都是基于静电吸引原理来实惠 的。由于其静电 潜像是在光照下光导层电阻降低而引起充电膜层上电荷放 电形成的，所以卡尔逊静电复印法对感光鼓有如下要求： 具有非常高的暗电阻率。这种感光鼓在无光照的情况下， 表面一旦有电荷存在，能较长时间地保存这些电荷；而在 光照的情况上，感光鼓的电阻率应很快下降，即成为电的 良导体，使得感鼓表面电荷很快释放而消失。卡尔逊静电 复印法所使用的感光鼓主要由硒及硒合金、氧化锌、有机 光电导材料等构成，一般是在导电基体上（如铝板或其它 金属板）直接涂敷或蒸镀一薄层光电导材料。其结构是上 面是光导层，下面是导电基体。
静电接地、增加湿度、非导电材料的抗静电处理等。
卡尔逊静电复印法大致可分为充电、曝光、显影、转印、 分离、定影、清洁、消电8个基本步骤。
三.静电喷涂
影片：静电的利用
影片：静电的防止
形成静电灾害的必要条件是：积累足够多的静电荷。 防止静电灾害的基本原则是： 1.控制静电的产生，把产生的静电迅速引走以避免电荷积累； 2.通过工艺控制减少因摩擦而产生的静电。 避免静电积累的常用方法有：

解析：A、B 项是把静电导走，C 项是利用静电，D 项电工钳柄上套有绝缘手套，是为了绝缘防止电工触电．
答案：AB
拓展 锁住黑烟的原理
油罐车上常拖有一条铁链，纺织车间中的地毯都织有 金属丝，你知道这是为什么吗？
提示：通过接地放电防止物体上过量积累电荷，而导 体与大地连接．把电荷导入大地进行放电，这样能有效防 止静电的危害．
A．金属管 A 应接高压电源的正极，金属丝 B 接负 极
B．金属管 A 应接高压电源的负极，金属丝 B 接正极 C．C 为烟气的进气口，D 为排气口 D．D 为烟气的进气口，C 为排气口 解析：静电除尘的理解：强电场把空气电离成电子和
带正电的空气分子，电子极小易被粉尘吸附，而空气分子
较大不易被粉尘吸附．
A．烟尘颗粒向下运动 B．两金属板间电场方向向上 C．烟尘颗粒在运动过程中电势能减少 D．烟尘颗粒电荷量可能是电子电量的 1.5 倍
答案：C
静电与新技术静静电电的的产应生用复除印尘
防止静电危害的基本原则
静电的防止避免静电积累的常用方法
【典例】 (多选)如图所示是静电除尘的原理示意
图，A 为金属管，B 为金属丝，在 A、B 之间加上高电压， 使 B 附近的空气分子被强电场电离为电子和正离子，电 子在向 A 极运动过程中被烟气中的煤粉俘获，使煤粉带 负电，最终被吸附到 A 极上，排出的烟就比较清洁了．有 关静电除尘的装置，下列说法正确的是( )
由于电子易被粉尘吸附，在 B 处空气被电离后，如 果正电荷向 A 极运动，即 A 为负极，此过程中正电荷不 易被粉尘吸附，故达不到除尘的目的；如果 A 极为正极， 则电子由 B 向 A 运动，此过程中电子极易被粉尘吸附， 使得粉尘向 A 极运动而达到除尘的目的，所以 A 项正确．

教
当
学 方 案
两类问题的分析思路．
堂 双 基
设
达
计
标
课
课
前
后
自
知
主
能
导
检
学
测
菜单
YJ ·物理 选修3-1
教
课
学
堂
教
互
法 分 析
•步骤7：完成“探究3”动探究
重在总结思路方法
教
当
学
堂
方
双
案
基
设
达
计
标
课
课
前
后
自
知
主
能
导
检
学
测
菜单
YJ ·物理 选修3-1
教
课
学
堂
教
互
法 分 析
•步骤8：指导学生完成
动 探 究
基 达 标
转化为其他形式的能
课
能量 储存在电场中
课
前
后
自 主
联系
两个过程互逆，电容器的电量、场强、能量
知 能
导
变化趋势相反
学
检 测
菜单
YJ ·物理 选修3-1
教
课
学 教
• (3)电容
堂 互
法
动
分
析 • ①定义：Q与U的 ，比公值式为
C. ＝UQ
探 究
• ②物理意义：表示电容器 容纳电荷本领 的物理量．
互 动
分
析 在化学实验室里，常用的盛溶液的容器有烧杯、烧瓶等，
探 究
这些容器形状不同，容积各异，但它们都有容纳存储溶液
的功能，都是容器．在物理学中也有一种能容纳电荷的

图1－1－3 答案：C移近异体A，通过感应，A、B上的金属箔片带上 了异种电荷；C与导体A接触，通过接触，A、B上的金属箔片 带上了同种电荷．
3．讨论：接触起电、摩擦起电、感应起电的实质是什么？ 这三种起电方式中物体所带电性有何不同？ 答案：实质相同，都是电荷的转移．通过摩擦和感应起电 的两带电物体的电性相反，而接触起电时，两带电物体的电性 相同．
4．下列叙述正确的是( B ) A．摩擦起电是创造电荷的过程 B．接触起电是电荷转移的过程 C．玻璃棒无论和什么物体摩擦都会带正电 D．自然界只存在三种电荷：正电荷、负电荷和元电荷
图1－1－1
5．(双选)一绝缘金属球A带正电，用绝缘丝线悬挂的一个 轻小物体B被A吸引，如图1－1－1所示，可能的原因是( A) B A．物体B带负电，A、B相互吸引 B．B不带电 C．因物体B太轻 D．以上分析均不对
图1－1－6
解析：A方法中，由于静电感应，甲球带正电荷，乙球带 负电荷，把两球分开后，它们带上了等量异种电荷，所以A正 确；B方法中，若先将棒移走，则甲、乙两球的异种电荷中和， 所以不会带上电荷，B错误；C方法中，使棒与甲球接触，则 两球会因接触而带上负电荷，所以C正确；D方法中，若两球 分开，使棒与甲球瞬时接触甲球带上负电，移走棒后两球会因 接触而带上负电荷，D正确．
知识点4电荷守恒定律
1．电荷既不能创造，也不能消灭，只能从一个物体_____转_ 移 到另一个物体，或者从物体的一部分转移到另一部分．在转移 过程中，电荷的代数和__不__变____．这个结论叫做电荷守恒定律． 2．甲、乙两同学各拿一带电小球做实验，不小心两小球接 触了一下，结果两小球都没电了！电荷哪里去了呢？是否违背 了电荷守恒定律？
【触类旁通】 2．把一个带正电的金属球A跟不带电的同样的金属球B 相互接触后分开，两球都带等量的正电荷，这是因为( B ) A．A球的正电荷移到B球上 B．B球的负电荷移到A球上 C．A球的负电荷移到B球上 D．B球的正电荷移到A球上

极板间电势差为 U1，板间场强为 E1。现将电容器所带电荷量变
为 2Q，板间距变为12d，其他条件不变，这时两极板间电势差为
U2，板间场强为 E2，下列说法正确的是
()
A．U2＝U1，E2＝E1
B．U2＝2U1，E2＝4E1
定义
充电过程
放电过程
使电容器的两个极板带 使电容器两极板上 上_等__量__异__种__电荷的过程 的电荷_中__和_的过程
过程示意图
电荷运动方向 _正__电荷向A板移动，负__ 电荷向B板移动
_正__电荷由A板向B 板移动(或_负_电荷由 B板向A板移动)
3
充电过程
放电过程
电流 由 负 极 板 经 导 线 、
方向 电源到正极板
由正极板经导线到负极板
①每一极板所带电荷量的_绝__对__值___称为电容器所带
的电荷量
②电容器充电后，两极板间存在电场，从电源获得
特点
的能量储存在电场之中，称为_电__场__能__。电场具有能 量是电场_物__质__性__的重要表现③小灯泡闪亮一下，说
明充放电电流短暂
④两个过程互逆，电容器的电荷量、场强、能量变
(1)电容的定义式为 C＝QU，怎样理解这三个量之间的关系？某一电
容器的QU是否变化？为什么电容的定义式又可写作 C＝ΔΔQU？ 提示：电容器两极板间的电势差随电荷量的增加而增加，电荷 量和电势差成正比，它们的比值是一个恒量，每一个电容器都 有一个属于自己的QU常数，与所带电荷量的多少无关。这个比 值反映了电容器容纳电荷的能力大小。定义式 C＝QU，Q、U 是 正比关系，所以 C＝QU＝ΔΔQU。
(1)一个是它的电容量； (2)另一个是它的 耐压 能力，耐压值表示电容器正常使用 时两个电极间所能承受的 最大 电压。

栏目 导引
第一章 电场
2．通过 Q－U 图象理解电容 如图所示，Q－U 图象是一条过原点的直线，其中 Q 为一个 极板上所带电荷量的绝对值，U 为两板间的电势差．可以看 出，电容器的电容也可以表示为 C＝Δ ΔQU，即电容的大小在 数值上等于两极板间的电压增加(减小)1 V 所增加(减小)的电 荷量．
平行板电容器的两类典型问题
1．平行板电容器始终连接在电源两端 如果电容器始终连接在电源上，两板间的电势差就保持不变， 电容器的极板距离 d、极板的正对面积 S、电介质的相对介电 常数 εr 发生变化，将引起电容器的电容 C、电容器的带电量 Q、极板间的场强 E 的变化．可根据下列几式讨论 C、Q、E 的变化情况．
栏目 导引
第一章 电场
1．平行板电容器的电容与两极板的正对面积S成___正__比____， 与两极板间的距离d成____反__比_____，并跟板间插入的 ____电__介__质____有关． 2．公式：S当平行板电容器的两极板间为真空时，其电容C0＝ _______4_π__k_d____，式中k为静电力常量．当平行板电容器的 两___极__板_4_间πε_rS_充k_d_满__同__一．种式电中介εr质为时电，介其质电的容__相C__＝对__ε介r_C_电0_＝_常__数___．
特别提醒：讨论与电容器相关的各物理量的变化依据主要有 三个：
(1)平行板电容器的电容的决. (3)电容器所带电量 Q＝CU.
栏目 导引
第一章 电场
(单选)用变量控制法，可以研究影响平行板电容器电容的 因素(如图所示)．设两极板正对面积为S，极板间的距离为d,静 电计指针偏角为θ.实验中，极板所带电荷量不变，若( A ) A．保持S不变，增大d，则θ变大 B．保持S不变，增大d，则θ变小 C．保持d不变，减小S，则θ变小 D．保持d不变，减小S，则θ不变 [思维流程] 解答本题时可按以下思路分析：

自主预习 合作探究
知识精要 思考探究 典题例解
迁移应用
静电喷涂的原理是什么? 答案：静电喷涂的原理是使精细的油漆液滴飞离喷嘴时带上同 种电荷,彼此排斥,并在电场力的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.
自主预习
【例题】 在印染车间,为了保证花布的印染质量,通常是使车间 内的湿度大一些,为什么?
自主预习 合作探究
第八节 静电与新技术
目标导航 预习导引
自主预习 合作探究
学习目标 重点难点
1.了解静电的利用和防止. 2.知道静电利用的原理. 3.分析日常生活中的静电现象,能对有害静电现象提 出有效的防止措施. 重点、难点:静电的利用和防止.
目标导航 预习导引 一 二
自主预习 合作探究
一、静电的应用 1.静电有很多应用,如激光打印、喷墨打印、静电除尘、静电喷 涂、静电植绒、静电复印等. 2.静电除尘 在静电应用技术中,有一种较常见的装置,那就是静电除尘装置. 在此装置中,通过金属圆筒与金属丝之间的高电压的正极和负极, 在两者之间产生很强的电场.而且靠近金属丝附近电场更强,金属 丝附近强电场将周围空气电离成电子和正离子.筒里面的灰尘很容 易吸附在金属圆筒上,从而达到静电除尘的目的.
目标导航 预习导引 一 二
自主预习 合作探究
二、静电的防止 1.形成静电危害的必要条件是积累足够多的静电荷. 2.防止静电危害的基本原则:控制静电的产生、把产生的静电迅 速导走. 3.在静电防止措施中,有一种很常见的措施,那就是把静电导走. 如油罐车拖一铁链搭在地面上;飞机的轮胎用导电橡胶制造.
家用电视机荧光屏表面经常有许多灰尘,其主要原因是什么? 答案：电视荧光屏上积累了过多的静电荷,静电荷对微小灰尘有 吸引作用.

答案：AC
第十一页，共23页。
图1－8－4
一种静电除尘 器，由两块相距 1 cm 的平行金属板A、B组 成，如图1－8－5所示，两板接上电压为9 kV的直流电源，如果有一尘埃，其质量为10 mg，带电荷量为4.8×10－9 C．试通过 (tōngguò)比较尘埃所受重力和电场力的大 小说明除尘原理．
第七页，共23页。
【思考】 家用电视机荧光屏表面经常有许多(xǔduō)灰 尘，其主要原因是什么？
【答案】静电产生后吸引轻小的灰尘．
第八页，共23页。
静电(jìngdiàn)除尘装置
在静电应用技术中，有一种较常见的装置，那就是静电除 尘装置．在此装置中，通过金属圆筒与金属线之间的高电压的 正极(zhèngjí)和负极，在两者之间产生场强很强的电场，而且 靠近金属丝附近场强更大．金属丝附近的强电场将周围空气电 离成电子和正离子．筒里面的灰尘很容易吸附电子，因此这些 带负电的灰尘就被吸附到金属圆筒上，从而达到静电除尘的目 的．
第十八页，共23页。
【答案】D [ABC均是利用静电，先让微粒带电，然后在 电场力作用(zuòyòng)下奔向并吸附在异性电极上，都是正确 的；静电复印中的字迹是光照射不到的地方，D错．]
第十九页，共23页。
综 合·拓 展·提 高
【例3】 为研究静电除尘，有人设 计了一个盒状容器．容器侧面是绝缘 的透明玻璃，它的上下底面是面积S＝ 0.04 m2的金属板，间距L＝0.05 m，当 连 接 到 U ＝ 2 500 V 的 高 电 压 电 源 (diànyuán)正负极时，能在两金属极板 间产生一个匀强电场．如图 1－8－6 所示．
【答案】C
图1－8－2
第六页，共23页。
知识梳理
一、静电除尘 静电除尘的原理是让灰尘带上电荷，然后在__电__场__(_d_ià的n c作hǎng) 用下，奔向并吸附到异性电极上． 二、防止静电危害 防止静电灾害的基本原则是：控制静电的产生，把产生的 静电迅速引走以避免静电的积累．通过工艺控制可以减少 (jiǎnshǎo)因摩擦而产生的静电．避免静电积累的常用方法有 静电接地、增加湿度、非导电材料的抗静电处理等．

3．几种应用的原理分析 (1)静电复印是利用静电的吸附作用工作的． (2)静电喷漆时，喷嘴使油漆微粒带正电，它们相互排斥，扩 散开来形成一大团漆云，被吸附在带负电的物体表面，这样既省 漆又均匀．
(3)静电除尘的原理
图1－8－1 如图1－8－1(a)所示是一种静电除尘的装置图，金属管A和管 内金属线B分别接到高压电源的正、负极上，它们之间有很强的电 场，且金属线B附近的场强更大一些，导致B附近的空气分子电 离，成为电子和正离子．电子在向A加速运动的过程中附着到空气 中的尘埃上，从而使尘埃带负电被正极A吸附，最后在重力作用下 落入到下面的漏斗中，这样就达到了除尘的目的．
图1－8－2
A．N接电源的正极 B．M接电源的正极 C．电场强度EB＞EA D．电场强度EB＜EA
解析 电子附在煤粉上，使煤粉带上负电荷，煤粉若能吸附 在管壁上，说明管壁带正电荷，N接电源正极．将金属棒与金属 管壁看做电容器，则其内部电场线分布情况如右图所示．由图可 知金属棒附近的B点处电场线较密，而靠近金属管壁的A点处电 场线较疏，故B处电场强度比A处电场强度大，即EB＞EA.
答案 见解析
静电的防止与应用
2．下列哪些现象属于静电的防止( )． A．旅客在飞机上不能接打手机 B．在雷雨天气时最好不要接打手机 C．家庭里发现煤气泄漏时，不能在室内立即打电话报警 D．汽车在加油站加油时，司机或乘客不能接打手机
解析 飞机上不能打电话是为了防止干扰地面与飞机上的 无线电通信系统，不属于静电的防止，A项错误．雷雨天不接打 电话是为了防止雷击，属于静电的防止，选项B正确．选项C、 D里的不能打电话是防止电话接通的瞬间产生电火花引起火灾， 不属于静电的范畴．
特别提醒 要防止静电产生的危害，首先要明确静电电荷产 生的原因，然后用适当的方法清除静电荷.

2．导体接触带电时电荷量的分配与导体的形状、大小有关．若两个完全相同
的金属小球的带电量分别为Q1和Q2，两小球接触后再分开，将平分电荷，两 Q1＋Q2 小球带电量都为(式中电量 Q 和Q2均包含它们的正负号)． Q＝ 2 1 学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
[延伸思考] 1．怎样理解电荷守恒定律中“电荷的总量”？
学习目标
知识储备
学习探究
典例精析
课堂小结
自我检测
三、对电荷守恒定律的理解
例4（双选）原来甲、乙、丙三物体都不
带电，今使甲、乙两物体相互摩擦后，乙物 体再与丙物体接触，最后，得知甲物体带正
电荷1.6× 10－15C，丙物体带电荷量的大小为
8× 10－16C．则对于最后乙、丙两物体的带电 情况，下列说法中正确的是( ) AD
学习目标
知识储备
学习探究
典例精析
课堂小结
2．如图所示，取一对用绝缘柱支持的导
体A和BБайду номын сангаас使它们彼此接触．起初它们不
带电，贴在下部的金属箔是闭合的． 感应带电 (1)把带正电荷的物体C移近导体A，金属 箔片有什么变化？ 两侧金属箔片都张开
A、B端多余电荷
不再集中到两端点 中和
(2)这时把A和B分开，然后移去C，金属
摩擦起电的实质是电子 的转移
电荷守恒
例2 （双选）如图所示，不带电的 枕形导体的A、B两端各贴有一对金 箔．当枕形导体的A端靠近一带电导 体C时( ) A．A端金箔张开，B端金箔闭合 B．用手触摸枕形导体后，A端金箔 仍张开，B端金箔闭合 C．用手触摸枕形导体后，将手和C 都移走，两对金箔均张开 D．选项A中两对金箔分别带同种电 荷，选项C中两对金箔带异种电荷 学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 人把导体和地球连在 一起，B端的电荷被 排斥到更远处地球上 感应起电，A、B带 异种电荷

使电容器两极板间的电势差为 1 V 所需要带的电荷量.电容 C 由电容器自身 的构造决定，与 Q、U 无关(填“有关”或“无关”)，所以不能根据 C＝QU， 就认为 C 与 Q 成正比，与 U 成反比.
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 第五页，共19页。
二、平行(píngxíng)板电容器的电容
断正确的是 ( )
A．增大两极板之间的距离(jùlí)，静电 计指针张角变大 B．将A板稍微上移，静电计指针张角将 变大 C．若将玻璃板插入两板之间，则静电 计指针张角变大 D．若将A板拿走，则静电计指针张角变 为零
Q不变，张角表示U的变化
d↑时，C↓，U=Q/C得U↑ S↓时，C↓，U↑
C↑时，U↓
d↑→C↓ S↓→C↓
绝缘(juéyuán)εr↑→C↑
相当于d↓→C↑
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 第十四页，共19页。
三、平行(píngxíng)板电容器的动态分析
例3 (双选)如图所示，用静电计可以测
量已充电的平行板电容器两极板间的电
势差U,现使B板带正电，则下列(xiàliè)判
d
CQ U
U C
d U C
C 1 d
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 第七页，共19页。
(3)电容(diànróng)与电介质的关系：
介质
CQ U
U C
C r
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测 第八页，共19页。
[要点(yàodiǎn)提炼] 学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
U不变 d↓→C↑
Q=CU故Q↑

5
1．自主思考——判一判
(1)丝绸与任何物体摩擦后都带负电。
(×)
(2)两物体摩擦后，一定带等量异种电荷。
(×)
(3)将带电体靠近验电器金属球和带电体与验电器金属球接触，验
电器箔片都会张开，但二者本质不同。
(√)
(4)元电荷实质上是指电子和质子本身。
(×)
(5)一个带正电的金属球与一个不带电的金属球接触，带正电的金
属球电荷量减少是因为带正电金属球的部分正电荷转移到不
带电的金属球中。
(×)
6
2．合作探究——议一议 (1)不带电的物体内部是否有电荷？
提示：不带电的物体内部有电荷，正负电荷电量相同， 故对外不显电性。 (2)带有等量异号电荷的金属球接触后会发生电荷的中和，此时 电荷被消灭了吗？ 提示：中和时，系统所带电荷的代数和不变，电荷并没有消失， 只是正、负电荷数相等，从而对外显电中性。
图 1-1-3 A．两个物体摩擦时，表面粗糙的易失去电子 B．两个物体摩擦起电时，一定同时带上种类及数量不同的电荷 C．两个物体摩擦起电时，带上电荷的种类不同但数量相等 D．同一物体与不同种类物体摩擦，该物体的带电荷种类可能不同
15
解析：两物体摩擦时得失电子取决于原子核对电子的束缚力大 小，A 错；由于摩擦起电的实质是电子的得失，所以两物体带 电种类一定不同，数量相等，B 错，C 对；由题中例子不难看 出同一物体与不同种类物体摩擦，带电种类可能不同，D 正确。 答案：CD
17
解析：带正电的 A 球靠近验电器 B，据电荷“同性斥、异性吸” 的特点知，验电器金属杆下端箔片中的电子会被 A 球上的正电 荷吸引到验电器上端，则金属杆下端的箔片就会因带正电荷而 相斥，使箔片张开，故选 D。 答案：D

静电与生物医学成像
静电场在生物医学成像领域也有应用，如静电层析成像技术。这种技术利用电 场对细胞或组织的影响，可以无损地检测细胞或组织的结构和功能。
静电与新能源技术
静电与太阳能电池
太阳能电池是一种利用光电效应将光能转化为电能的装置。在太阳能电池制造过 程中，静电纺丝技术可以用于制备高性能的电极材料，提高电池的光电转换效率 。
静电与燃料电池
燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，广泛应用于电动汽车和可再生能源 领域。在燃料电池制造过程中，静电喷涂技术可以用于制备高性能的电极材料， 提高电池的电化学性能。
04
静电的防护与安全
静电的危害
引发火灾或爆炸
静电产生的火花能引燃易燃易爆气体或粉尘，导 致火灾或爆炸事故。
影响生产效率
静电会吸附尘埃，使产品质量下降，同时影响生 产设备的正常运行，降低生产效率。
电子设备损坏
静电会干扰电子设备的正常运行，甚至导致设备 损坏或数据丢失。
人体不适
静电会对人体产生电击，影响生理平衡，导致头 痛、失眠、胸闷等症电荷； 对易产生静电的设备进行屏蔽，防止 静电产生和积累。
应用领域
纺织、家居装饰、包装材料等 。
优点
绒面均匀、手感柔软、色彩丰 富。
缺点
设备成本较高，生产效率较低 。
03
静电与新技术
静电与现代工业
静电在工业生产中的应用
静电在工业生产中有着广泛的应用，如静电除尘、静电喷涂、静 电植绒等。这些技术利用静电的吸附作用，提高了生产效率和产 品质量。
静电纺丝技术
静电纺丝技术是一种利用静电场将聚合物溶液或熔体转化为纤维 的过程。这种技术可以制备出具有特殊性能的纳米纤维，广泛应 用于过滤、生物医学和能源等领域。