大学物理静电场中的导体.ppt

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1、1.导体存在大量的可自由移动的电荷2.绝缘体理论上认为一个自由移动的电荷也没有也称电介质3.半导体介于上述两者之间8-5静电场中的导体一、导体的静电平衡无外电场时导体的静电感应过程加上外电场后E外导体的静电感应过程加上外电场后E外+导体的静电感应过程加上外电场后E外++导体的静电感应过程加上外电场后E外+++++导体的静电感应过程加上外电场后E外+++导体的静电感应过程加上外电场后E外+++++导体的静电感应过程加上外电场后E外+++++导体的静电感应过程加上外电场后E外+++++++导体的静电感应过程加上外电场后E外++++++导体的静电感应过程加上外电场后E外+

2、+++++++导体的静电感应过程+加上外电场后E外+++++++++++++++++++导体达到静平衡E外E感感应电荷感应电荷导体在满足什么样的条件时才能达到静电平衡呢？？？静电平衡状态：导体内部和表面都没有电荷定向移动的状态⑴导体内部任意点的场强为零。⑵导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。(如果有切向场强分量，表面电荷电荷会定向移动)静电平衡条件等势体等势面导体内导体表面导体是等势体处于静电平衡状态的导体的性质：1、导体是等势体，导体表面是等势面。3、导体内部处处没有未被抵消的净电荷，净电荷只分布在导体的表面上。4、导体以外，靠近导体表面附近处的场强大小与导体表

3、面在该处的面电荷密度的关系详细说明如下2、导体外部附近空间的场强与导体表面正交。金属球放入前电场为一均匀场1、导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。金属球放入后电力线发生弯曲电场为一非均匀场+++++++导体表面是等势面电力线与等势面处处正交导体表面附近的场强方向处处与表面垂直2、导体内没有净电荷，未被抵消的净电荷只能分布在导体表面上。++++++++++++++++导体表面上的电荷分布情况，不仅与导体表面形状有关，还和它周围存在的其他带电体有关。静电场中的孤立带电体：曲率较大，表面尖而凸出部分，电荷面密度较大曲率较小，表面比较平坦部分，电荷面密度较小曲率为负，表面

4、凹进去的部分，电荷面密度最小3、导体表面上的电荷分布导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率有关。导线证明:即用导线连接两导体球则导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率半径成反比，即与曲率成正比。实验验证：静电曲率分布演示仪在呈“S”型的导体上，把金属片贴在不同的曲率处。将高压电源的正极接在导体上，开启高压电源，由低到高，逐渐加大电源。观察金属片张开的情况，则看到曲率半径大的地方金属片张开角度很小，甚至保持下垂的状态。静电平衡时，孤立导体表面某处的电荷面密度与该处表面曲率有关，曲率越大（曲率半径越小）的地方电荷密度也越大。++++++++++++++++++++++

5、++++RRRRADCB比较图中四点处的电荷密度的大小？++++++++++++Rq++++++++均匀带电平面无限大均匀带电平面表面附近作圆柱形（钱币形）高斯面4、导体外部近表面处场强方向与该处导体表面垂直，大小与该处导体表面电荷面密度e成正比。是空间所有电荷在表面附近某点产生的合场强。E仅由S处电荷产生而与其它电荷无关吗？为什么？？★注意：导体表面外侧附近的场强是空间所有电荷共同激发的！由共同激发。例：导导体表面外附近的场强电导块势场等势面等势面电场线电场线++++++++++++++++++++++++++++++++++尖端放电尖端场强特别强，足以使

6、周围空气分子电离而使空气被击穿，导致“尖端放电”，避雷针原理在此。原理尖端放电和球端放电的比较注意：靠近导体表面附近处的场强大小与导体表面在该处的面电荷密度的关系为面电荷密度为的均匀带电平板周围的场强分布为多少？？？二静电平衡时导体上电荷的分布++++++++++导体内部无电荷，电荷只能分布在导体表面。1、实心导体结论：2、有空腔导体a、空腔内无带电体的情况电荷分布在表面上内表面上有电荷吗？？？思考：++--++++++++++AB若内表面带电（A，B处只可能等量异号）与导体是等势体矛盾结论电荷分布在外表面上（内表面无电荷）b、空腔内有带电体电荷分布在表面上内表面上

7、有电荷吗？思考：结论：腔体内表面所带的电量和腔内带电体所带的电量等量异号，腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。钱币形三静电屏蔽1、屏蔽外电场外电场空腔导体可以屏蔽外电场,使空腔内物体不受外电场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.空腔导体屏蔽外电场接地空腔导体将使外部空间不受空腔内的电场影响.问：空间各部分的电场强度如何分布？接地导体电势为零2、屏蔽腔内电场++++++++实验验证外表面所带感应电荷全部入地例1、有一外半径R1，内半径为R2的金属球壳。在球壳中放一半径为R3的金属球，球壳和球均带有电量10-8C的正电荷。问：（1）两球电荷分布。（