6-4 静电场中的导体和电介质

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1、一、静电感应导体的静电平衡条件导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度1.静电感应现象导体中的自由电子在电场力的作用下要产生定向移动，使导体导体中的电荷重新分布.直到重新分布的电荷产生的电场与抵消，使导体内合场强为零，自由电子所受的电场力也为零，定向运动停止.这种外电场使导体上电荷重新分布的现象叫静电感应现象，因静电感应而出现的电荷叫感应电荷.静电感应过程结束后，导体上的电荷分布稳定的状态叫静电平衡状态.感应电荷的产生2.静电平衡时导体上电荷的分布++++++++++结论导体内部无电荷1实心导体2有空腔

2、导体空腔内无电荷电荷分布在表面上内表面上有电荷吗？若内表面带电所以内表面不带电++--结论电荷分布在外表面上（内表面无电荷）++++++++++矛盾导体是等势体空腔内有电荷电荷分布在表面上内表面上有电荷吗？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，外表面有感应电荷（电荷守恒）为表面电荷面密度3.导体表面电场强度与电荷面密度的关系表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比4.电荷面密度与该处的曲率半径成反比当导体处于静电平衡时，有以下性质：(1)导体内各点和表面上各点的电势都相等，整个导体

3、是等势体，导体表面是等势面.(2)导体内部没有电荷，电荷只分布在外表面(3)紧靠导体表面处的各点的场强方向与导体表面垂直，大小为(4)导体接地后，电势为零.电荷是否为零则要看周围电场条件.(5)对于任意带电导体，面电荷密度与该处的曲率半径成反比，即曲率半径小的地方电荷密度大.带电导体尖端附近电场最强带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象，即尖端放电.尖端放电会损耗电能,还会干扰精密测量和对通讯产生危害.然而尖端放电也有很广泛的应用.尖端放电现象尖端放电现象的利与弊

4、<电风实验>++++++++++<避雷针>尖端放电现象的利用二、静电屏蔽1屏蔽外电场用一个空腔导体壳，便可屏蔽外电场，使空腔内的物体不受外电场影响.这时不论外电场怎样变化，导体壳达到静电平衡后腔内场强处处为零，电势处处相等接地的空腔导体同样可以屏蔽腔内带电体对壳外的影响.2屏蔽腔内电场三、电介质有电介质的静电场在不存在外电场时，如果分子的正负电中心重合，则称为无极分子，如氢、氦)、甲烷等。1.电介质的极化气体、油类、蜡纸、玻璃、云母、橡胶等基本不导电的物体叫电介质.电介质分成无极分子和有极分子.若每个分

5、子的正负电中心不重合，如氯化氢、一氧化碳、水蒸汽等，称为有极分子。有极分子具有电偶极矩。将有极分子或无极分子放到外电场中，会发现电介质沿方向在两端出现等量异号电荷，电介质中的电场的大小与的大小也不同，这种现象叫电介质的极化.电介质的极化无极分子的位移极化有极分子的转向极化无极分子放入电场后，在外电场作用下，正负电中心被拉开一定距离，形成电偶极矩，其电偶极矩的方向与外电场方向相同，分子排列的结果为电介质两端出现极化电荷，这种极化现象称为位移极化.无极分子的位移极化有极分子放入外电场后，原来杂乱无章排列的分

6、子电偶极矩受到电场力矩作用而转向与相同的方向，这种极化现象称为转向极化.有极分子的转向极化2.介质中的场强相对电容率3.电位移矢量有介质时的高斯定理由高斯定理有自由电荷极化电荷因为所以有对于极板间没有电介质的电容器，可求得因为所以若引进矢量电位移矢量电位移通量有介质时的高斯定理有介质的电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量等于该面所包围的自由电荷的代数和.数学表达式为电位移矢量是为了计算简便而人为引入的辅助矢量，电位移矢量本身没有物理意义.注意