物理-导体和电介质中的静电场

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1、§9-1静电场中的导体一.导体的静电平衡第九章导体和电介质中的静电场1.导体绝缘体半导体1)导体：导电能力极强的物体，常见为金属(存在大量可自由移动的电荷)2)绝缘体（电介质）：导电能力极弱或不能导电的物体3)半导体：导电能力介于上述两者之间的物体12、导体的静电感应过程静电感应：在静电场中，导体中自由电子在电场力的作用下作宏观定向运动，使电荷产生重新分布的现象。2.导体的静电平衡状态及条件2导体静电平衡条件：1）导体内任一点的电场强度都等于零导体的内部和表面都没有电荷作任何宏观定向运动的状态.导体的静电平衡状态：2)导体表面任一点场强方向垂直于表面3*推论(

2、静电平衡状态)证：在导体内任取两点p,q导体静电平衡条件：导体为等势体，导体表面为等势面4静电平衡条件：导体内部场强处处为零场强电势导体为一等势体表面场强垂直于导体表面导体表面是一个等势面导体的静电平衡5二.静电平衡时导体上的电荷分布1)实心导体静电平衡条件净电荷只分布于外表面++++++++++62)空腔导体，腔内无电荷同上，导体壳层内紧贴内表面作高斯面若则必然有存在电力线由，沿电力线方向电势降低，导体内表面有电势差，与静电平衡条件(导体表面为等势面)矛盾。所以净电荷只能分布于外表面。73)空腔导体，腔内有电荷空腔外表面电荷由电荷守恒决定。紧贴内表面作高斯面

3、空腔内表面电荷与腔内电荷等值异号。81)空腔原不带电，腔内电荷，腔内、外表面电量？2)空腔原带电.腔内电荷，腔内、外表面电量？-----------9AABCB3)空腔能屏蔽腔内电荷的电场吗？如何实现？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。10静电屏蔽在静电平衡状态下，空腔导体外面的带电体不会影响空腔内部的电场分布；一个接地的空腔导体，空腔内的带电体对腔外的物体不会产生影响。这种使导体空腔内的电场不受外界影响或利用接地的空腔导体将腔内带电体对外界影响隔绝的现象，称为静电屏蔽。应用：1、对某些精密仪器，外加金属罩，避免外电场

4、的干扰。2、对高压设备等外装接地网罩，避免电场对外界的影响。11当静电平衡时，导体，净电荷只能分布于表面.4）.静电平衡时导体表面电荷面密度与表面紧邻处场强成正比.过表面紧邻处作平行于表面的面元,以为底，过法向为轴，作如图高斯面。12思考：〈1〉设带电导体表面某点电荷密度为，外侧附近场强，现将另一带电体移近，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。13〈2〉无限大带电平面：带电导体表面附近：是否矛盾？几何面14尖端放电现象及其应用3.孤立导体与表面曲率有关.1）导体表面凸出而尖锐的地方（曲率较大）电荷面密度较大2）导体表面

5、平坦的地方（曲率较小）电荷面密度较小3）导体表面凹进去的地方（曲率为负）电荷面密度更小防止：输电线等利用：火花放电设备，避雷针等15四.计算举例原则1.静电平衡的条件2.基本性质方程3.电荷守恒定律有导体存在时静电场的计算导体上的电荷分布计算分布（方法同前）静电平衡条件电荷守恒定律16例1.金属板面积为S，带电量为q,近旁平行放置第二块不带电大金属板。求：1、求电荷分布和电场分布；2、把第二块金属板接地，情况如何？解：1、电量守恒定律根据高斯定理有：P点的场强是四个带电面产生pX17方向朝左方向朝右方向朝右ABCX182、右板接地高斯定理:P点的合场强为零:A

6、BCp19[例3]若A带电q1,B带电q2，求：(1)图中1，2，3，4各区域的E和U分布，并画出E~r和U~r曲线.(2)若将球与球壳用导线连接，情况如何？(3)若将外球壳接地，情况如何？AB20(1)21曲线22(2)若将球与球壳用导线连接，情况如何？23曲线24(3)若将外球壳接地，情况如何？25曲线26