10静电场中导体和电介质

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1、第十章静电场中的导体和电介质12一、导体的静电平衡性质10-1静电场中的导体+++++++++感应电荷3++++++++++++4++++++++导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度5金属球放入前电场为一均匀场6金属球放入后电力线发生弯曲电场为一非均匀场+++++++7⑴导体内部任意点的场强为零。⑵导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。等势体等势面导体内导体表面静电平衡性质(3)导体是等势体，导体表面是等势面,且导体内部电势等于导体表面电势。8导体内没有净电荷，净电荷只分布在导体表面上。++++++++++++++++二、静电平衡下导体

2、上的电荷分布1、实心导体9实验：一种极酷的发型！102、空心导体,腔内无电荷空腔内表面没有电荷，电荷只分布在外部表面。在导体内包围空腔作高斯面S。则：11电荷分布在表面上问内表面上有电荷吗？结论:当空腔内有电荷时,内表面因静电感应出现等值异号的电荷，外表面增加感应电荷.3、空心导体,腔内有电荷12问:1.建筑物顶上的避雷针怎么能够保护建筑物的安全？2.如图，导体球壳C内放有两个点电荷A和B，证明。13表面附近作圆柱形高斯面三、导体表面外侧的场强尖端放电1.电场强度与电荷面密度的关系14思考：设带电导体表面某点电荷密度为,外侧附近场强，现将另

3、一带电体移近，该点场强是否变化？公式是否仍成立？导体表面变化，外侧附近场强变化，而仍然成立。15导线证明:即用导线连接两导体球则2.电荷面密度与曲率的关系导体表面曲率较大的地方，电荷密度也较大。16导体表面上的电荷分布情况，不仅与导体表面形状有关，还和它周围存在的其他带电体有关。静电场中的孤立带电体：导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率有关。曲率较大，表面尖而凸出部分，电荷面密度较大曲率较小，表面比较平坦部分，电荷面密度较小曲率为负，表面凹进去的部分，电荷面密度最小导体表面上的电荷分布173.尖端放电尖端场强特别强，足以使周围空气分子电离

4、而使空气被击穿，导致“尖端放电”。——形成“电风”++++++++++1819讨论无限大均匀带电平面两侧的场强，这个公式对于靠近有限大小带电面的地方也适用，即根据这个结果导体表面面元上的电荷在紧靠它的地方产生的场强也应是，它比导体表面附近的场强小一半，为什么？20四.静电屏蔽屏蔽外电场外电场空腔导体可以屏蔽外电场,使空腔内物体不受外电场影响.空腔导体屏蔽外电场21++++++++++++++--------------------+-腔不接地：腔内不受腔外电荷影响腔外要受腔内电荷影响腔接地：内外电场互不影响.22静电屏蔽接地封闭导体壳（或金

5、属丝网）外部的场不受壳内电荷的影响。封闭导体壳（不论接地与否）内部的电场不受外电场的影响；23思考：腔内电荷q的位置移动对分布有无影响？-----腔内电荷q的位置移动对分布有影响；对分布无影响。24实际中大量应用：1）测试用的屏蔽室2）无线电电路中的屏蔽罩、屏蔽线、高压带电作业中的均压服。3）变压器中的屏蔽层。初级次级高压带电作业252627电荷守恒定律静电平衡条件电荷分布五、有导体存在时场强和电势的计算28例1：导体板A，面积为S、带电量Q，在其旁边放入导体板B。求：(1)A、B上的电荷及空间的电场分布(2)将B板接地，求电荷分布a点b点

6、A板B板29解方程得:电荷分布场强分布两板之间板左侧板右侧30(2)将B板接地，求电荷及场强分布板接地时电荷分布a点b点31场强分布电荷分布两板之间两板之外32例2：已知R1R2R3qQ求①电荷及场强分布；球心的电势②如用导线连接A、B，再作计算解:由高斯定理得电荷分布33球心的电势场强分布34球壳外表面带电②用导线连接A、B，再作计算连接A、B，中和35提高单位水位所注入的水量与周围导体，电介质，带电体分布有关提高单位电势所增加的带电量极板间距线度由于静电屏蔽，值稳定.升高单位电势差所增加的带电量容器储水能力导体储存电荷能力电容器储电能力

7、类比：10-2电容电容器36一、孤立导体的电容孤立导体：附近没有其他导体和带电体孤立导体的电容孤立导体球的电容C=40R电容——使导体升高单位电势所需的电量。练习：估算地球的电容：37导体组合,使之不受周围导体的影响——电容器电容器的电容：当电容器的两极板分别带有等值异号电荷q时，电量q与两极板间相应的电势差uA-uB的比值。二、电容器381:平行板电容器已知：S、d、0设A、B分别带电+q、-qA、B间场强分布讨论与有关；392:圆柱形电容器已知：设场强分布电势差由定义403:球形电容器已知设+q、-q场强分布孤立导体的电容41

8、1.电容器的串联C1C2C3C4UC三.电容器的联接U422:电容器的并联abC1C2C3C4U43有极分子：分子正负电荷中心不重合。无极分子：分子正负电荷中心重合；电介质CH+