《导体电介质》PPT课件

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1、第6章静电场中的导体和电介质6－1导体的静电平恒条件6－3电容和电容器6－4静电场的能量6－2静电场中的电介质1.导体(Conductor)存在大量的可自由移动的电荷导体绝缘体半导体2.绝缘体理论上认为一个自由移动的电荷也没有绝缘体也称电介质3.半导体(Semiconductor)介于上述两者之间本章讨论金属导体与电场的相互影响6－1导体的静电平恒条件A）.导体表面垂直于电场------+++---++1.静电平衡6-1-1导体的静电平衡条件置于静电场中的导体的电子经过一段时间后将会达到平衡B）、导体表面不垂直于外电场-？静电

2、平衡条件：6-1-2导体的电势证：在导体上任取两点和导体等势是导体体内电场强度处处为零的必然结果静电平衡条件的另一种表述导体静电平衡时，导体各点电势相等，即导体是等势体，表面是等势面。由导体的静电平衡条件和静电场的基本性质，可以得出导体上的电荷分布。1.导体体内处处不带电证明：在导体内任取体积元由高斯定理体积元任取证毕导体带电只能在表面！6-1-3静电平衡的导体上电荷的分布2.导体表面电荷导体设导体表面电荷面密度为相应的电场强度为设P是导体外紧靠导体表面的一点^：外法线方向^写作导体表面3.孤立带电导体表面电荷分布一般情况较

3、复杂；孤立的带电导体，电荷分布的实验的定性的分布：在表面凸出的尖锐部分(曲率是正值且较大)电荷面密度较大，在比较平坦部分(曲率较小)电荷面密度较小，在表面凹进部分带电面密度最小。尖端放电孤立带电导体球孤立导体孤立带电导体球R6-1-4有导体存在时静电场的分析与计算原则:1.静电平衡的条件2.基本性质方程3.电荷守恒定律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对称性和电量守恒导体体内任一点P场强为零例三块平行导体板，面积均为S，分别带电求六个面的电荷面密度解:导体体内任

4、一点场强为零由高斯定理P场强为零导体体内任一点P’场强为零例三平行金属板A、B、C面积均为200cm2，A、B间相距4.0mm，A、C间相距2.0mm，B和C两板都接地。如果使A板带正电3.0×10-7C，求：（1）B、C板上感应电荷；（2）A板的电势。2mm4mmBAC解：设A板带电为q=q1+q2，B、C两板的感应电荷分别为-q1及-q2。UA=UBUAUC=EABdABEACdACSe0=EABq1Se0=EACq2q1=q2EABEAC=dACdAB=12q1=1.0×10-7(C)q2=2.0×10-7(C)qB=-

5、q1=-1.0×10-7(C)qC=-q2=-2.0×10-7(C)2mm4mmBAC-q1q1-q2q2例三平行金属板A、B、C面积均为S，AB=AC=d,已知求：dBACdq1-q1q2-q2q3q3解：设A、B、C板带电如图。q=q1+q2例金属球A与金属球壳B同心放置求:1)电量分布已知：球A半径为带电为金属壳B内外半径分别为带电为2)球A和壳B的电势,在B内紧贴内表面作高斯面面S的电通量高斯定理电荷守恒定律解：球A均匀分布着电量相当于一个均匀带电的球面等效:在真空中三个均匀带电的球面利用叠加原理例接地导体球附近有一点

6、电荷,如图所示。求:导体上感应电荷的电量解:接地即设:感应电量为由导体是个等势体o点的电势为0则例半径为r1、r2(r1

7、p=qr2e04pq1r2U外e04p=q外球的电势为：外球的电势为：=qr1q1r2q1r2U外e04p=q=ΔUU外U2r1r2e04p=q2r2r2e04pq22()=r2r2e04pq22r1外球的电势改变为：例半径为2.0cm的导体球，外套同心的导体球壳，壳的内外半径分别为4.0cm和5.0cm，球与壳之间是空气，壳外也是空气，当内球的电荷量为3.0×10-8C时，（1）这个系统储藏了多少电能？（2）如果用导线把壳与球联在一起，结果如何？=1.8×10-4(J)òWdVE2e0=12解：(1)在内壳空气中及壳外空气中

8、场强为2Qre04p=EQ2e032p2=òdVr44pr2Q2e032p2=òdrr4∞R2+Q2e08p=òdrr2R1òdrr2R3+Q2e08p=R11R21R31=8.1×10-4(J)(2)若用导线将球与壳相连联,电荷将移∞Q2e08p=òdrr2R3òWdVE2