第10章 导体和电介质中的静电场

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1、第10章导体和电介质中的静电场（1）导体导电性能很好的材料（各种金属、电解质溶液）（2）电介质（绝缘体）导电性能很差的材料（云母、胶木等）（3）半导体导电性能介于导体和绝缘体之间的材料静电场导体、电介质相互作用相互影响感应电荷极化电荷电荷重新分布电场重新分布影响原有电场（1）有大量作无规则热运动的自由移动的自由电子。正离子以一定方式有规则排列成晶格点阵。1.金属导体的电结构:§10.1静电场中的导体一、导体的静电平衡（2）导体不带电或未受外电场作用时，宏观上正负电荷均匀分布，导体呈电中性。没有电荷的定向运动，只有电子的无规则热运动。2.导体的静电平衡条件-F-+E=0------++++++

2、静电感应：受外电场导体电荷重新分布,表面不同部分出现正负电荷的现象。静电平衡：导体内部和表面没有电荷的宏观定向运动。感应电荷：因静电感应而在导体两侧表面上出现的电荷。-F-+E=0------++++++导体内合场强：感应电荷的附加电场：电荷累积到：则：外电场：静电平衡条件：导体内部各点场强为零二、导体静电平衡时的特性导体内部和导体表面处处电势相等，整个导体是个等势体。导体内部的场强处处为零。导体表面的场强垂直于导体的表面。证：导体内任取两点a、ba、b两点是任意的，则导体是等势体导体表面是等势面，电场线垂直等势面。1.电势2.场强ab3.带电特性:（1）在静电平衡下，导体所带的电荷只能分布

3、在导体的表面，导体内部没有净电荷。（a）实心导体静电平衡时电荷分布结论：导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体表面。SE=0(b)空腔导体，腔内无电荷电荷分布在外表面，内部和内表面没净电荷(c)空腔导体，腔内有电荷+q--------电荷分布在内外两表面，内表面带电荷-q。由电荷守恒定律，外表面带电：Ｑ是原导体带电荷例.有一外半径R3，内半径为R2的金属球壳，带有电量Q。在球壳中放一半径为R1的金属球，带有电量q。问：（1）两球电荷分布。（2）两球间电势差。（3）两球接触达静电平衡时电势差。解：（R1

4、q-qQ+q（2）导体表面上各点电荷密度与表面附近场强的大小成正比。高斯定理：（3）静电平衡下的孤立导体，表面电荷面密度与该曲率有关，曲率（1/R）越大处电荷密度也越大。导体尖端放电：有尖端的带电导体，尖端电荷面密度大，导体表面邻近处场强也特别大。当场强超过空气的击穿场强时，就会产生空气被电离的放电现象，称为尖端放电。--++++++++++静电吹烛避雷针避雷针的作用空腔导体起到屏蔽外电场的作用。静电屏蔽：接地的空腔导体可以屏蔽内外电场影响。2.腔内存在电荷三、静电屏蔽1.空腔导体内无电荷q静电屏蔽防静电屏蔽袋军用屏蔽帐篷法拉第笼防电磁辐射屏蔽服带电金属网中小鸟静电平衡时导体问题的分析和

5、求解结果电荷守恒定律静电平衡特性高斯定理、场强环流定理应用导体BAq1q2例.两块大导体平板，面积为S，分别带电q1和q2，两极板间距远小于平板的线度。求平板各表面的电荷密度。解：电荷守恒：由静电平衡条件，导体板内E=02341例．三块互相平行的导体板，相互间的距离d1和d2比面积线度小得多，外面两板接地。若中间板上带电，并假设其左、右两面上电荷面密度分别为σ1和σ2，如图所示。则比值σ1/σ2为（A）（B）（C）1；（D）B解：与σ1、σ2相对的面会感应-σ1、-σ2的电荷，而由导体静电平衡条件可知，中间板与左、右两板之间的电势差应相等：解：(1)设导体所带电量q，球外场强为练习：

6、选无穷远处为电势零点，半径为R的导体球带电后，其电势为U0，求：（1）导体球所带的电量q；（2）导体球内和球外电场强度的分布E(r)，并画出E-r分布曲线。所以导体球是等势体，电势为qR解：练习：选无穷远处为电势零点，半径为R的导体球带电后，其电势为U0，求：（1）导体球所带的电量q；（2）导体球内和球外电场强度的分布E(r)，并画出E-r分布曲线。(2)导体内的电场强度为零，导体外的电场强度为qRRRqo例.在一个接地的金属球附近有一个电量为q（q>0）的点电荷。已知球的半径为R，点电荷与球心距离为d=2R。求金属球面上感应电荷的总电量q’。解：--------点电荷q在球心o处的电势：感

7、应电荷在球心o处的电势：练习：如图所示，在一不带电的金属球旁，有一点电荷+q，金属球半径为R，点电荷+q与金属球心的间距为r，试求：(1)金属球上感应电荷在球心处产生的电场强度；(2)若取无穷远处为电势零点，金属球的电势U为多少？解:（1）由于静电平衡，导体中心O点总场强为零。它可看成由点电荷及球面上感应电荷在球心产生的场强共同叠加而成。ROr+q+++---方向指向+q（2）球面上等量异号的感应电荷在O点的