电场导体081.ppt

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1、第六章静电场中导体与电介质如存在静电场中导体(有自由电荷)电介质(绝缘体)(无自由电荷)?一.静电场中的导体1.静电感应导体（自由电荷）相互作用静电场（）↑导体自由电荷重新分布↓静电场重新分布(1)导体内(2)导体表面自由电子无定向运动——等势体２.静电平衡条件自由电子不沿表面运动—表面—等势面E内=0++++++++++带电空腔导体高斯面Q带电(Q)导体空腔(内外表面)—具体分析1.一般规律a.腔内无电荷；b.腔内有电荷q+q+q-q++++++++++带电实心导体高斯面Q(1)电荷(感应、剩余)只分布在导体表面，体内无净电荷(2)导体表面处E—空间所有电荷共同产生σ

2、—考察处+++++++S３.导体静电平衡时的性质空腔内表面－q空腔外表面Q+q(3)(孤立)导体表面尖端放电2.分析导体表面电荷分布的依据(1)导体内E≡0→面S内体内任一点P→(2)等势体与等势面(3)孤立导体（指不接地）电荷守恒(4)接地导体电势为零，与无穷远等电势(近似)两孤立“无限大”平行带电导体板电荷分布讨论：分析：利用导体内部场强为零及电荷守恒定律可得各导体各面所带电荷之间满足的基本关系式结论：以上结论可推广至N块平行导体板最外侧两表面—等值同号相对两表面—等值异号另：如两导体板带等量异号电荷情况如何？4.静电屏蔽1.外不影响内2.内不影响外（接地）++

3、++++++5.计算有导体存在时的电场注意事项(1)静电场中引入导体后,由于电荷和电场的相互影响,电荷重新分布,问题更为复杂;(2)理解导体静电平衡条件和性质，并能正确应用是关键；(3)先求出电荷分布，再联系前一章的静电场普遍规律，就可解决具体问题。[例]半径为R1的导体球均匀带电+q,另外一同心导体球壳均匀带电+Q，其半径分别为R2和R3,求电场强度和电势的分布b.本题是三个同心均匀带电球面分析：a.先求电荷如何分布，再求场(用上一章方法)用Gauss定理求E分布，Ⅱ法,Vi为孤立均匀带电球面内外电势求V：Ⅰ法用E的线积分由Gauss定理得电场分布电势分布Ⅰ法用E的线

4、积分同理；；Ⅱ法讨论：若把外球壳接地然后断开，再把内导体球接地，则内导体球和球壳所带的电荷及它们的电势情况如何？当外球壳接地,即外球壳与地球等电势球壳内表面电荷没有变化？仍为吗？断开球壳接地线，然后将内球接地，球壳外表面带不带电？则内球电势为零内球表面仍带q吗？是否不带电？未必！内球的电势设内球带电为，由于静电感应球壳内表面带电为，而球壳原已带电为，则球壳外表面带电为如图示内球所带电荷为球壳的电势为结论：导体接地与地球同电势（零电势）导体表面电荷未必一定消失1.孤立导体的电容单位:描述导体(或导体系统)储存电荷的本领1)电容2)孤立导体定义:真空中孤立导体球2.电容器两

5、带等值异号电荷的导体系统1)电容U为两导体(电极或极板)间电势差二.导体的电容2)电容求解①定义法②串并联法注a.电容描述储电本领,取决系统属性,与是否带电无关c.电容器主要性能:两个参数C与Eb或Ub(耐压值)b.电容器充满同一种均匀介质(C0:其间为真空)3)常见基本电容器真空(空气)(记住)柱形平板球形设带电荷±QU（1）平板电容器：两板面积为的金属平行板，相距为，中间为真空设带电为（表面电荷密度为），则两板间的电场电容器两极板间电势差由定义式：ABSd常见基本电容器的计算（2）圆柱形电容器：长为，半径为和的同轴导体圆柱面构成，且设内外圆柱面带电为，则单位长

6、度带电为电容器内电场大小为柱间电势差++++----++++----讨论：当时即：当两圆柱面之间的间隙远小于圆柱体半径时，圆柱形电容器可当作平板电容器（3）球形电容：半径为R1的金属球和半径为R2的同心金属球壳组成。假设内球带+Q，外球带－Q两球间电势差两球间电场孤立导体球电容(4)两根半径的平行长直导线组成的电容器,两导线中心之间距离为。导线间场强导线间电势差单位长度上的电容3.电容器的并联和串联1)并联2)串联②基本关系①特征U相等等效电容>C1(或C2)②基本关系①特征Q相等等效电容

7、2分别标明解:串联后等值电容为把它们串联起来的等值电容为多大?如果两端加上1000V电势差,电容器组是否会被击穿?可见，大于电容器的耐压值，故　击穿。这时电压全部加在上,故也随之被击穿!D1D2[例2]一个平行板电容器的两个极板相距为d，面积为S，今在电容器上包一六面体金属盒，D1、D2为金属盒的两底面，金属盒与两极板绝缘，若D1距上极板为d，D2距下极也是d，则此时的电容(A)（B）（C）（D）