大学物理,静电场中的导体和电介质8-1 静电场中的导体课件.ppt

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1、真空中的静电场小结一、基本概念：场强和电势两者的关系：（积分）（微分）场强电势电势差1二、基本规律和基本定理库仑定律静电场的高斯定理静电场的环路定理（有源场）（保守场或无旋场）2三、基本计算：1）点电荷场强+场强叠加原理（积分）2）高斯定理求场强（电场分布具有一定的对称性）3）由某些典型带电体的场强结果直接叠加*4）1）点电荷的电势+电势叠加原理（积分）2）场强积分法：由电势的定义3）由某些典型带电体的场强结果直接叠加32、可由计算电势的方法1、点电荷场的电势及叠加原理小结计算场强的方法1、点电荷场的场强及叠加原理2、根据电势的定义（分立）（连续）（分立）（连续）4典型电场电势典型电

2、场的场强3.高斯定理均匀带电球面球面内球面外均匀带电无限长直线均匀带电无限大平面均匀带电球面均匀带电无限长直线均匀带电无限大平面方向垂直于直线方向垂直于平面5第8章静电场中的导体和电介质6本章讨论：电场与物质的相互作用（影响）静电场中导体电容器*电介质*有介质时的高斯定理电场的能量主要内容有：7半导体（Semiconductor）带电性质介于上述两者之间。导体（Conductor）导体中存在大量的可自由移动的电荷绝缘体也称电介质（Dielectric）理论上认为电介质中一个自由移动的电荷也没有。例如：各种金属、电解质溶液。例如：云母、胶木等。8静电场与静电场中导体或电介质之间有相互作

3、用。这一部分只限于讨论各向同性均匀金属导体与电场的相互作用。它们的相互作用体现在：任何物质（实物）都是由带正电的原子核和带负电的电子组成，它们在电场中受到电场力的作用而重新分布。电荷的重新分布的结果反过来又将影响电场的分布。这两种过程相互制约，直到达到某种新的平衡。在静电场中总是存在导体或电介质。9一理解静电场中导体处于静电平衡时的条件，并能从静电平衡条件来分析带电导体在静电场中的电荷分布。三理解电容的定义，并能计算几何形状简单的电容器的电容。四了解静电场是电场能量的携带者，了解电场能量密度的概念，能用能量密度计算电场能量。教学基本要求二了解电介质的极化及其微观机理，了解电位移矢量的

4、概念，以及在各向同性介质中，和电场强度的关系。了解电介质中的高斯定理，并会用它来计算对称电场的电场强度。10+一、导体的静电平衡及条件++++++++感应电荷静电感应：在静电场力作用下，导体中电荷重新分布的现象。1、静电感应导体的静电平衡(ElectrostaticEquilibrium)11自由电子在导体内作不停的热运动若导体无外加电荷或受外电场作用自由电子分布均匀导体整体不显电性若施以外电场自由电子定向漂移电荷重新分布导体两端出现等量异号电荷称为静电感应静电感应所产生的感应电荷产生一个附加电场导体内合电场为导体内有大量自由电子。12若施以外电场自由电子定向漂移电荷重新分布导体两端

5、出现等量异号电荷称为静电感应静电感应所产生的感生电荷产生一个附加电场导体内合电场为导体内合电场为静电平衡导体达到导体内合电场自由电子停止定向漂移自由电子不断漂移附加电场不断增大导体内有大量自由电子。13++++++++导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度14导体的静电平衡的条件：1）导体内部的场强处处为零；2）导体表面附近处的场强处处垂直于导体表面。1）导体的整体为等势体。2）导体的表面为等势面。用场强表述：用电势表述：导体的静电平衡状态：导体的内部和表面都没有电荷作宏观定向运动的状态。导体表面15++++++导体表面是等势面导体内部电势相等16说明：1）这里所指的导体内部的场

6、强，是指空间中的一切电荷在导体内部产生的总场强。（包括导体外部的电荷和导体上的电荷）2）以后所指的导体，都是指处在静电平衡状态下的导体。17二、静电平衡时导体上电荷的分布++++++++++1、实心导体结论：导体内部处处无净电荷，所有电荷分布在导体的表面。在导体内任取体积元由高斯定理体积元任取导体中各处182、空腔导体空腔内无带电体电荷分布在表面上，内表面上有电荷吗？若内表面带电，所以内表面不带电。与导体是等势体相矛盾！结论：电荷分布在外表面上（内表面处处无电荷）。++--++++++++++二、静电平衡时导体上电荷的分布19空腔内有带电体电荷分布在表面上，内表面上有电荷吗？结论：

7、当空腔内有电荷+q时，内表面因静电感应出现等值异号的电荷-q，外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。2、空腔导体20+q1q1q1+q2放入后q1q2未引入时q121为表面电荷面密度3、导体表面的电荷面密度与邻近表面处场强的关系结论：导体外邻近表面处的电场强度大小与该表面处电荷面密度成正比。+++++++++++作钱币形高斯面S22结论：孤立导体表面各处的面电荷密度与各处表面的曲率有关，曲率越大的地方，面电荷密度越大。4、孤立导体导体表面上的电荷分布孤立导体