第九章 静电场中的导体和电介质.ppt

115 ＠云南农大电子信息工程系 第九章 导体和电介质中的静电场 §9.1 静电场中的导体 一.导体的静电平衡条件 静电感应现象 静电平衡状态 1.导体静电平衡的充要条件： 注意：导体内场强为零，是外电场与感应电荷电场的合贡献的结果，并不意味着外电场不进入导体内部 若感应电荷在导体内激发的电场为 ， 则导体内的合场强 2. 导体是等势体，导体表面是等势面。 故导体内各点U＝恒量 3. 导体表面场强垂直于导体表面 否则其切向分量将引起导体表面自由电子的运 动，与静电平衡相矛盾。 证： 证： 证明: 根据高斯定理 .P 故曲面内无净电荷 导体内处处无净电荷 作高斯面如图： 对于带电的空腔导体，空腔内无其他 带电体，同样可以证明上述结论。 .P 空腔 二.静电平衡状态下，导体上电荷的分布 (1)导体内部处处无净电荷，电荷只能分布在导体的外表面 思考题：试用静电场的环路定理证明，在静电平衡下的空腔导体，当空腔内部无任何带电体时，空腔内部的场强处处为零，空腔内表面处处无电荷。 (2)导体表面处场强与该处表面电荷面密度成正比。 证明： 面元处电荷为σ⊿ｓ， 作一垂直于面元的闭合圆柱面， 请记住！ 例如，两个半径分别为R和ｒ的球 形导体，用一很长的细导线连接， 二者电势相等 (3)孤立导体表面电荷的面密度与该处的曲率半径大小成反比。 大球所带的电量Q多于小球所带的电量ｑ Q ｑ 尖端放电：电风、电晕 应用：避雷针、静电喷漆,静电除尘等 综上所述: 处理静电场中的导体问题,应以导体的静电平衡 条件及推论为基本出发点和前提,并结合静电场的普遍规 律(高斯定理、环流定理）去解决有关问题。 §9.2 空腔导体内外的静电场 即外部电场对空腔内部无影响。 一.空腔导体内部无带电体： 外部带电体或电场只影响空腔导体外表面上的电荷分 布并改变空腔导体外部的电场分布，而导体内和空腔 内的场强始终等于零 二.空腔导体内部有带电体： 空腔内表面及外表面将出现和带电体电量相同的等 值异号和等值同号的感应电荷 若将导体接地，导体外表面与?处等电势，其间没有 电力线，故外表面无电荷。 外部电荷及电场对腔内电场及电荷分布无影响 如果将空腔导体接地，则空腔导体内的带电体对外部的 影响也随之消失。 在静电平衡状态下，空腔导体外面的带电体不会影响 空腔内部的电场分布；接地的空腔导体，其内部带电 体对外界也无影响。 ------静电屏蔽 〔思考〕将下面各命题的标号（a、b、c……等）适当地填入下面的方框中，使它们之间满足正确的逻辑关系. a.在静电平衡条件下，静电荷只能分布在均匀导体外表面上。 b.导体内部含有大量自由电子，在电场力作用下，它们会 作定向运动。 c.处于静电平衡状态的导体是一个等势体。 d.处于静电平衡状态的均匀导体内部场强处处为零。 e.导体内部没有电荷作定向运动的状态，称作静电平衡状态。