电路PPT课件第8章 静电场中的导体和电介质.ppt

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1、第8章静电场中的导体和电介质(TheConductorandDielectricinElectrostaticField)(1)作业8-2，8-4，8-5，8-11，8-14，8-16，8-20，8-23，8-27，8-31§8.1静电场中的导体§8.2静电场中的电介质§8.3有介质时的高斯定理§8.4电容、电容器§8.5静电场的能量放电时，笼中人安然无恙触摸带电球时，温柔女怒发冲冠§8.1静电场中的导体(ConductorinElectrostaticField)8.1.1导体的静电平衡(Electrostaticequilibriumaboutconductors)8.1.2有导体存在时静

2、电场的分析与计算(重点)8.1.3静电屏蔽(electrostaticshielding)(3)本节讨论三个问题:(1)导体如何达到静电平衡?(2)静电平衡时有哪些特点?(3)有导体时,电荷、场强和电势的分布?8.1.1导体的静电平衡(Electrostaticequilibriumaboutconductors)一、静电平衡状态(electrostaticequilibrium)导体内部和表面都没有电荷的宏观(或定向)移动,且电场分布不随时间变化。Åq(4)感应电荷产生的场导体·E0+-q¢二、静电平衡时的特点1.场强特点:2.电势特点:导体是等势体;表面是等势面。3.电荷分布特点:(1)

3、实心导体上的电荷只分布在表面上(可用高斯定理分析)(5)ab..S+++++++(6)证明:在导体壳内紧贴内表面作高斯面S高斯定理若内表面有等量的正负电荷,则会从正电荷向负电荷发射电场线,场强沿闭合回路L的线积分为(2)对空腔导体,腔内无其他带电体时,电荷只分布在外表面上。与环路定理矛盾SL+++++++(4)对孤立导体,表面各处的面电荷密度和该处表面的曲率有关。曲率大处,面电荷密度大。(7)用导线将相距甚远的两个孤立带电导体球体相连说明:因导线将两球相连,有R=r(3)对空腔导体,腔内有其他带电体时,内表面上有等量异号的感应电荷。凹进去的地方,面电荷密度如何?rRQq三、导体表面的场强与

4、面电荷密度的关系(8)P此E只是电荷S产生的,还是所有电荷产生的?σ(9)四、静电现象的应用3.范德格拉夫静电起电机1.尖端放电(PointDischarge)2.静电除尘＋＋＋＋○○○烟气净气烟尘高压离子流形成“电风”(10)8.1.2有导体存在时静电场的分析与计算(重点)分析方法:用电荷守恒定律:用高斯定理电势概念用静电平衡条特点:例1:二块平行导体板面积相同,面积S比二板间距的平方大很多,设二板分别带有电荷QA,QB,且QA>QB>0求:每块板表面面电荷密度。(忽略两板的边缘效应)设:导体板表面的面电荷密度分别为1,2,3,4解:由电荷守恒有:设x轴为正方向,由导体内场强为零

5、有:(11)(1)(2)(3)(4)(1)、(2)、(3)、(4)联立解得:xP1P2QAQB讨论1)电场强度分布?IⅡIIIⅠⅡⅢ1234QAQBx(12)(13)3)设导体板B接地,B右表面上的电荷就分散到更远的地球表面上(为什么？)2)设QB=0由电荷守恒由高斯定理由导体中场强为零所以解:1)各表面电荷分布均匀(由对称性及曲率相同)取高斯面S包围球壳B内表面,(14)B外表面电荷为:Q+q由电荷守恒定律:B内外表面电荷之和为Q3)将B接地,各表面的电荷分布及电势;4)将B的地线拆掉后,再将A接地,各表面的电荷分布。例2:导体球A(带电q)与导体球壳B(带电量Q)同心放置求:1)各

6、表面电荷分布;2)A的电势A,球壳B内、外表面的电势;S由高斯定理可知，B内表面电荷为-q2)A的电势A方法1:由场强积分法方法2:由电势叠加法AQ+q-qq本问可看成三个带电球面的电势叠加,由此可得(15)3)将B接地,各表面电荷分布:BAq-q得B内表面电荷为-q外表面电荷为零。(16)各面的电势分别为导体接地时,电势为零4)将B的地线拆掉后,再将A接地,此时各表面电荷分布:BAq¢-q¢由电势叠加:设A带电为q'则B内表面电荷为-q'外表面电荷为-q+q'(17)O直线+d导体板例3:如图，求O点处感应电荷面密度。xO'解：取导体板内很邻近O点的O'点，直线在O'点产生的电场感应

7、电荷在O'点产生的电场由总电场得(18)(19)8.1.3静电屏蔽(electrostaticshielding)一、导体空腔放在外电场中:达静电平衡后1.电荷分布在外表面,内表面上无电荷2.导体内部3.导体空腔中屏蔽外电场腔外电场不影响腔内1.若空腔导体未接地(20)空腔内表面电荷为:-q空腔外表面无电荷2.若空腔导体接地----++++屏蔽内电场q----++++q----++++q二、空腔导