06静电场中的导体和电解质.ppt

定义电位移矢量： 介质中的高斯定理： 在任何静电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量等于该曲面所包围的自由电荷的代数和。 介质中的高斯定理虽说是从平板电容器这一特例推导出，但它却有普适性。 介质中的高斯定理包含了真空中的高斯定理。 说明： 电位移矢量 是一个辅助量。描写电场的基本物理量是电场强度 。 真空中： 所以： 对于各向同性的电介质： ?r 称为：相对介电常数 或 ? 称为：介电常数 注： 是定义式，普遍成立。 只适用于各向同性的均匀介质。 真空中： 介质中： 介质中的场强 E 比真空中的场强 Eo小。 有电介质时静电场的高斯定理的应用 计算电介质中场强的步骤： 1、根据介质中的高斯定理计算出电位移矢量。 2、根据电场强度与电位移矢量的关系计算场强。 电位移矢量： 介质中的高斯定理： 介质中的场强： 极化电荷面密度： 例、自由电荷面密度为?o的平行板电容器，其极化电荷面密度为多少？ 解： +?o - ?o -?′ +?′ D 由介质中的高斯定理 大学物理学 静电场中的导体和电介质 NIZQ 第*页 §6-1 导体的静电平衡性质 一、金属导体的电结构 金属导体具有带负电的自由电子和带正电的晶格点阵。 不受外电场的作用时，正负电荷在导体内均匀分布，没有宏观移动，只有微观的热运动存在。整个导体或其中任一部分都显现电中性。 二、导体的静电平衡条件 静电感应： 在外电场影响下，导体表面不同部分出现正负电荷的现象。 静电平衡： 导体内部和表面没有电荷的宏观定向运动。 静电平衡状态 静电感应现象过程 导体（带电或不带电） 自由电子作宏观定向运动 导体表面一端带负电,另一端带正电,称感应电荷. 自由电子宏观定向运动停止 外电场作用下 电荷重 新分布 附加电场 静电平衡时导体中的电场特性 1、导体是一个等势体，导体表面是一个等势面。 2、导体以外靠近其表面地方的场强处处与表面垂直。 E= 0 因为电场线处处与等势面正交。 导体内部各点电势相等，表面是一个等势面。 E= 0 在静电平衡下，导体所带的电荷只能分布在导体的表面，导体内部没有净电荷。 （1）实心导体在静电平衡时的电荷分布 S 导体内部没有净电荷，电荷只能分布在导体表面。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 三、导体上的电荷分布 E= 0 （2）空心导体，空腔内无电荷 S 电荷分布在导体外表面，导体内部和内表面没净电荷 （3）空心导体，空腔内有电荷q +q - - - - - - - - 电荷分布在导体内外两个表面，内表面带电荷-q。 处于静电平衡的导体，其表面上各点的电荷密度与表面邻近处场强的大小成正比。 dS E 高斯定理： 导体 四、带电导体表面附近的场强 静电平衡下的孤立导体，其表面处面电荷密度?与该表面曲率有关，曲率（1/R）越大的地方电荷密度也越大，曲率越小的地方电荷密度也小。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + R R R R R R1 R2 q1 q2 特例： - + + + + + + + + + + - + + 尖端放电 对于有尖端的带电导体，尖端处电荷面密度大，则导体表面邻近处场强也特别大。当场强超过空气的击穿场强时，就会产生空气被电离的放电现象，称为尖端放电。 静电吹烛 03年6月9日下午一声炸雷响过，武昌徐东路汪家墩石化加油站边的两根高压电线被击断。电线落地后当即起火。 避雷针 尖端放电 静电屏蔽 1、空腔导体，腔内没有电荷 空腔导体起到屏蔽外电场的作用。 接地的空腔导体可以屏蔽内、外电场的影响。 一个接地的空腔导体可以隔离内外电场的影响。 静电屏蔽： 2、空腔导体，腔内存在电荷 - - - - - - - - +q 防静电屏蔽袋 军用屏蔽帐篷 法拉第笼 防电磁辐射屏蔽服 例、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。（2）球心的电势。（3）球壳电势。 R3 R2 R1 解： （r R3 ） （R3 r R2 ） 1、电荷+q分布在内球表面。 2、球壳内表面带电-q。 3、球壳外表面带电2q。 （R2 r R1 ） （r R1 ） + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - （2） （3） 5.一绝缘导体球不带电，距球心 r 处放一点电荷q， 求导体电势。 导体为等势体，能求得球心o处的电势即可。 导体上感应电荷都在球表面，距球心R 电