静电场中导体和电介质

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1、第11章静电场中导体和电介质11.1静电场中的金属导体11.2静电场中电介质11.3有电介质时的静电场和高斯定理11.4电容电容器11.5电场的能量1二.导体静电平衡条件导体放入外电场时,导体中电荷的重新分布，表面不同部分出现正负感应电荷的现象。§1静电场中的金属导体一、金属导体的电结构特点有大量自由电子.++++++++AB++++++++____++++AB1.静电感应23、静电平衡状态:导体表面和内部都无电荷作宏观定向移动的状态。2、静电感应过程简介34、静电平衡条件（1）导体内部任一点的场强为零（2）导体表面紧邻处的场强与该表面垂直。E

2、内=0E表表面（2）导体表面是一个等势面。1）场强2）电势（1）导体是一个等势体。4E=01实心导体S导体内部没有净电荷,电荷只能分布在导体表面.++++++++++++++++++++三、静电平衡时导体上的电荷分布E=02空腔导体S电荷分布在导体外表面,导体内部和内表面没净电荷.(2)腔内有电荷q:+q--------电荷分布在导体内外两个表面,内表面感应电荷为-q.外表面感应电荷为Q+q.(1)腔内无电荷:++++++++++++++++++++5+++++++++++4.导体外表面紧靠表面处的电场强度与该表面处的电荷面密度成正比3.导体

3、表面的电荷面密度随表面曲率的增大而增大65尖端放电++++++++++1）输电线、高压设备表面要做得光滑和球形以避免尖端放电现象2）避雷针利用尖端放电现象带电体尖端附近的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。静电吹烛7四、静电屏蔽1、空腔导体屏蔽外电场外电场空腔导体屏蔽外场*高压带电作业人员穿的导电纤维编织的工作服。使空腔内的物体不受空腔外电场的影响。*在电子仪器、或传输微弱信号的导线中都常用金属壳或金属网作静电屏蔽。82、接地空腔导体还可屏蔽内电场空腔内的电场对空腔外物体不产生任何影响。*高压设备都用金属导体壳接地做保护接地

4、空腔导体屏蔽内电场3、静电屏蔽:接地的空腔导体可以屏蔽内、外电场的影响.军用屏蔽帐篷91）静电平衡的条件4)电场强度和电势的计算方法3)电荷守恒定律五、导体静电平衡时静电场的分析与计算1、分析和计算的主要依据2)静电平衡电荷分布特点电荷只分布在导体表面。10例无限大的带电平面的场中平行放置一无限大金属平板.求：金属板两面电荷面密度.解:设金属板面电荷密度由电荷守恒导体体内任一点P场强为零11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:2341q1q2BA电荷守恒:静电平衡

5、条件：板内E=0.设向右为正方向12讨论：（1）计算两金属板间的电场强度（2）计算两金属板间的电势差q1q2BA234113例：金属球A与金属球壳B同心放置，球A半径为R0，带电q,金属壳B内外半径分别为R1,R2,带电为Q,求（1）电荷分布；（2）球A和壳B的电势；（3）将B接地，各表面电荷分布和A、B电势；（4）若换成将A接地，各表面电荷分布和A、B电势。解：（1）导体带电只能在表面。球A表面均匀分布着电量q由电荷守恒定律得在B内紧贴内表面作高斯面S.14（2）可以等效为真空中三个均匀带电的球面由电势叠加原理：另一解法：（请同学们自

6、己计算）15（3）将B接地，各表面电荷分布如图。B外表面：无电荷?16静电平衡时电荷分布A接地后电量不可能是零，但也不再是q，设为q´（4）将A接地，各表面的电荷分布.17讨论:内球接地,其上电荷为什么不为零？若为零，则内球及外壳内壁无电荷，只有外壳外壁有电荷，该电荷在球心处产生的电势为：与内球接地时球心处电势为零矛盾。特别注意:接地：只意味着“导体电势为零”，不意味着“电荷一定跑光”。18Rqo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。求金属球面上感应电荷的总电量q。解：点电荷q在球

7、心o处的电势：感应电荷在球心o处的电势：19导体为等势体,求得球心O处的电势即可.电荷守恒解:qrOR例、一绝缘导体球半径为R，不带电,距球心r处放一点电荷q（r>R),求导体球电势.点电荷q在球心o处的电势：感应电荷在球心o处的电势：20作业P646，8，1021§11.2静电场中的电介质一、电介质的电结构特点2、电结构特点：几乎没有可自由移动的电荷。3、电介质分子分类分子的正、负电荷中心不重合.分子存在固有电偶极矩.分子的正、负电荷中心重合。分子无固有电偶极矩-++OH+H++H2O+---+H2(1)有极分子(2)无极分子±1、电介质（绝

8、缘体）：电阻率很大,导电能力很差的物质。221无极分子电介质(1)无极分子的位移极化电偶极子二、电介质的极化现象±±±±±±±±±±±±±±±+-+-