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1、第一节 有趣的静电现象,制作者 麦建华,知识与技能 1.了解静电现象及其产生 2.知道原子结构，掌握电荷 守恒定律。 3.难点：感应起电 重点：起电的方式与电荷守恒定律,1印刷纸张间的摩擦起电，给印刷带来麻烦纸张粘页； 2人造纤维服装，穿不了多大功夫就会蒙上一层灰尘，旋转的电风扇叶片没多久就有一层厚厚的尘埃，这是由于静电吸引尘埃的缘故。 3人在地毯上行走，与地毯摩擦可产生1万多伏高压，当用手拉金属门手时会遭电击。 4飞机在飞行过程，油罐车在运输过程中由于与空气摩擦会产生静电。当飞机降落时，静电会击伤地勤人员；油罐车的静电积累到一定程度，放电会产生电火花，引起爆炸。 微小的静电放电能引起气体爆炸
2、，造成的电击会使人产生麻的感觉或给人以强烈打击，极高压的静电会使人致命。,第一部分：你知道静电对我们生活有那些影响？,闪电,你能用你以前所学的知识解释上面三副图吗？,“幽灵”般的静电,在空气干燥的季节，当你开门时偶尔会有电击的感觉，这就是静电放电。当你感觉电击时，你身上的静电电压已超过伏！当你看到放电火花时你身上的静电已高达伏！当你听到放电声音时，你身上的静电已高达伏！但是现代许多高速超大规模集成电路碰到仅几十伏或更低的静电就会遭到损坏。也就是说当你接触这些电路时，你既没有感觉到又没有看到更没有听到静电放电时，这块电路就已部分损伤或完全损坏，而你可能还在找其硬件或软件的原因。你可能还没有意识到
3、是静电这个“幽灵”。在上个世纪中叶以前，静电现象就如同科技馆中的表演，只是一种有趣的物理现象；然而现在，静电已成为高科技现代化工业的恐怖主义者。,国内外近年发生了多起因静电造成的重大人员死亡事故。在军工企业部门，静电放电使火箭（弹）产生意外爆炸；在石化工业中静电放电多次使汽油着火爆炸；在电子工业中损坏电子元器件，仅美国每年因静电对电子工业所造成的损失就达几百亿美元。静电危害的另一种形式是静电力的危害，静电力的吸尘作用会影响产品质量，在大规模集成电路生产中由于静电使芯片成品率大大降低。印刷过程中由于静电吸引力使纸张难以对齐，降低生产效率。另外静电放电还产生很强的电磁干扰，其频率非常宽，从低频至几
4、千兆赫兹以上。这种强电磁场作用时间短但其强度远比手机辐射的电磁场强，会干扰一些设备的正常工作。,一、认识静电,第一部分：讨论与交流,1、要使一个原本不带电的物体带电，你会采用哪些方法？,摩擦起电实验：通过“摩擦”使物体带电,感应起电实验：,接触起电实验：通过“接触”使物体带电,感应起电就是利用“静电感应”使物体带电,导体置于带电体附近时，其两端会带上等量异种的电荷，这种现象叫静电感应。,思考：你能用物质的微观模型解释观察到的现象吗？,物体带电的过程实质上就是电子转移的过程,电荷既不能创生，也不会消灭，它们只能从一个物体转移到另一个物体，或者从物体的一个部分转移到另一部分。在转移过程中，电荷的代
5、数和不变。这叫电荷守恒定律。,静电现象的应用：,感应起电小资料 【演示】如图所示，把带正电荷的C球移近彼此接触的导体A和B，可以看到A、B上的金属箔片都张开，这表明A、B都带上了电荷如果先把C移走，A和B上的金属箔片就会闭合如果先把A和B分开，再移走C，可以看到A、B上的金属箔片仍张开，接着让A和B接触，它们的金属箔片都闭合，这证明A和B分开后所带的是异种等量的电荷，重新接触后等量异种电荷发生中和。 （1）静电感应：把电荷移近不带电的导体，可以使导体带电的现象，叫做静电感应 （2）感应起电：利用静电感应使物体带电，叫做感应起电 （3）静电感应的原因：把带电球C移近金属导体A和B时，导体上的自由
6、电子被吸引过来，因此导体A和B带上了等量的异种电荷感应起电没有创造电荷，而是使物体中的正负电荷分开，将电荷从物体的一部分转移到另一部分,物质都是由分子组成，分子是由原子组成，原子中有带负电的电子和带正电荷的质子组成。当两个不同的物体相互接触时就会使得一个物体失去一些电荷如电子转移到另一个物体使其带正电，而另一个体得到一些剩余电子的物体而带负电。若在分离的过程中电荷难以中和，电荷就会积累使物体带上静电。所以在很多运动的物体在与其它物体接触与分离的过程（如摩擦）就会带上静电。固体、液体和气体多会带上静电。如在干燥的季节人体就很容易带上很高的静电而遭受静电电击。,雷电是人们熟悉的自然界的电现象。据统
7、计,在地球大气层中,每秒落到地面的雷电约有近百次,每天要发生上千万次闪电。电压可高达数千万伏,最大电流约1.01041.0105A,闪电的温度高达1.0104C以上。巨型闪电产生的冲击波,将使每平方厘米面积承受70ON的巨大压力。在我国,大兴安岭森林火灾的22%以上由雷击引起,其中29%酿成大或特大火灾;全国每年因雷击伤亡的人数在1万人以上,可见雷电引起的自然灾害是不能忽视的。,1.雷电产生的原因是什么呢？,那么雷电是怎样形成的呢？雷电在气象学上称为雷暴。形成雷暴的积雨云高耸浓密，云顶常有大量冰晶，云内垂直方向的热力对流发展旺盛，不断发生起电和放电（闪电）现象，其机制十分复杂。在放电过程中，闪
8、电通道上的空气温度骤升，空气中水滴汽化膨胀，甚至还有电离现象产生，短时间内空气迅速膨胀，从而产生了冲击波，导致强烈的雷鸣（打雷）。由于云中的电荷在地面上引起感应电荷，使云底与地面之间形成 “闪道”。当电荷积累和其他条件 （如突出的建筑物、孤立的烟筒和旷地上的人等等）具备时，就会发生闪电击地，即雷击，造成雷电灾害。,有关雷电的参考数据,雷电天气如何保护自已？,资料：其实，避雷针应叫“引雷针”才合适 在雷雨天气，高楼上空出现带电云层时，迅雷针和高楼顶部都被感应上大量电荷，由于避雷针针头是尖的，而静电感应时，导体尖端总是聚集了最多的电荷这样，避雷针就聚集了大部分电荷避雷针又与这些带电云层形成了一个电
9、容器，由于它较尖，即这个电容器的两极板正对面积很小，电容也就很小，也就是说它所能容纳的电荷很少而它又聚集了大部分电荷，所以，当云层上电荷较多时，避雷针与云层之间的空气就很容易被击穿，成为导体这样，带电云层与避雷针形成通路，而避雷针又是接地的避雷针就可以把云层上的电荷导人大地，使其不对高层建筑构成危险，保证了它的安全,避雷针的工作原理,摩擦起电的物体为什么能吸引微小的物体：带电体的周围存在电场，使轻小物体在靠近它的一端出现异种电荷，在远离它的一端出现等量的同种电荷。两电荷之间的作用力是跟它们的电量的乘积成正比，跟它们间的距离的平方成反比。因此，带电体对较近的异种电荷的吸引力大于对较远的同种电荷的
10、排斥力。所以带电体能吸引轻小物体。构成轻小物体的物质不同，它两端出现等量异种电荷的情况也不同。 如果轻小物体是导体，导体中的自由电荷（金属导体中是自由电子，酸、碱、盐的水溶液中是正、负离子）在外电场的作用下向与电场方向相反的方向移动，使导体在靠近带电体的一面出现与带电体异种的电荷，远的一端出现与带电体同种的电荷，这种现象叫静电感应。 如果轻小物体是电介质（即绝缘体），电介质里的每个分子都是由带负电的电子和带正电的原子核组成的，并且正、负电荷结合得比较紧密，处于束缚状态，几乎没有自由电荷。一般说来，分子中的正、负电荷并不集中于一点。但分子的全部负电荷与一个位于某一位置的负电荷相当，这个位置叫做这
11、个分子的负电荷的“重心”。同样，分子的全部正电荷也有一个“重心”。有的电介质，分子的正、负电荷的“重心”重合，这类分子叫无极分子；有的电介质，分子的正、负电荷的“重心”不重合，它们之间有一定的距离，这类分子叫做有极分子。这种相距很近的相互联系的一对等值异号的电荷叫做“电偶极子”。 无极分子在受到外电场的作用时，分子的正电荷“重心”向电场方向移动，负电荷“重心”逆着电场的方向移动。从整块电介质来看，在外电场作用下，由于每个分子都变成了电偶极子，因此在电介质跟外电场垂直的两个表面上就出现了等量的正、负电荷（图48）。这种电荷不能离开电介质，叫做束缚电荷。 有极分子在受到外电场的作用时，每个分子的电偶极子都要受到力矩的作用，使它转向外电场的方向（由于还有分子的热运动，这种转向是不完全的）。从整块电介质来看，在电介质跟外电场垂直的两个表面上也出现了等量的正、负电荷（图49）。 在外电场的作用下，电介质的表面上出现束缚电荷的现象叫做电介质的极化。从微观的角度看来，两种电介质的极化过程不同，但宏观的效果是一样的。,