第四章导体选读.ppt

导体带电体带电特点： 电荷只分布在表面，体电荷密度ρ等于零。带电体内场强E等于零，表面场强垂直表面。 对于导体带电体，常常可根据下列条件列方程： 1、如果导体没有与其它物体接触，则 不论它上面所带的电荷如何重新分 配，电荷总量保持不变（电荷守恒）。 2、导体内任意一点的场强E等于零。 在无限大平板的情况下。由上述条件及场强叠加原理可以列出所有表面产生的场强在导体内任意一点的矢量和等于零。 3、接地：接地点的电势等于零。 在无限大平板的情况下: 由电势等于零可得与地相连的表面不带电荷（面电荷密度σ等于零）。 （4）如果用导线将内球接地 R1 R2 R3 A B R1 R2 R3 A B 例 4 一个半径为 R1 的金属球 A 带有总电量 q1 ，在它外面有一个同心的金属壳 B，其内外半径分别为 R2 和 R3 ，带有总电量q。 （ 1） 求此系统的电荷，场强和电势的分布。（ 2 ） 若在它们中间放一个内外半径分别为 R4 和 R5 的同心金属球壳 C，其带电总量为 0，则此系统的电荷和场强分布将有何变化？ 解：(1) 求电荷分布： 由球壳上电荷守恒，可得 R1 q1 q R2，R3 A B q2 q3 求导体A、B间和B外的场强分布: 求导体球壳B和导体球A的电势 : R1 q1 q R2，R3 A B q2 q3 （ 2 ) 已知导体球壳C总带电量为 0，即 导体内场强为 0 。 R4 R5 C R1 q1 q R2，R3 A B 本 章 重 点 内 容 （课 后 重 点 复 习） 一、静电平衡特征 二、导体带电特点 三、有导体存在时静电场的分析与计算 ?仔细分析例一、例二，总结解决此类 问题的方法。 四、导体接地时，接地点电势等于0 接地时静电场的分析与计算 接地时的电荷变化 * 第4章 静电场中的导体 本章研究把导体引进静电场中导体与电场的相互作用规律，重点介绍导体在静电平衡下的电荷、电场、电势分布及求解方法。 第4章 静电场中的导体 一、静 电 平 衡 二、静电屏蔽 三、静电平衡下导体问题的计算 一、导体的静电平衡 将实物按电特性划分： 导体 半导体 绝缘体 非导体带电体 ② 电荷体密度 导体带电体 ② 电荷体密度 ，电荷只能分布在表面 （ 静 电 平 衡 状 态 时） ① 所带电荷在带电体上不能自由移动 ① 所带电荷在带电体上可以自由移动 带电体 导体 ？ 静电感应: + q0 : 感应电场 合场强： 导体(自由电子) 感应电荷q’ q’ - + + + - - P 导体的电结构---晶格点阵和大量自由电子。 静电平衡时，导体内场强处处为0。 导体表面任何一点的场强都垂直表面 。 结论： 1.导体的静电平衡条件 静电平衡：导体上的电荷和整个空间的电场都达到了稳定分布的状态。 静电平衡条件： + + + - - - 静电平衡时，导体是个等势体， 导体表面 是个等势面。 2.导体上的电势分布 a b 结论： 在导体内部选取任意两点a、b，求? ab: E内= 0 静电平衡时的导体 等势体 E表 等势面 接地 ： q1 q2 大 地（等势体） 无限远 取得与无限远相同的电势 ? 表面 （通常取为零）。 例1. 半径为R的金属球与地相连接，在与球心 相距d=2R处有一点电荷q(0)，问球上的 感应电荷 q=? 解： 利用金属球是等势体 球体上处处电位: 球心处： Uo= 0 U= 0 q = q ？ 结论：静电平衡的导体的内部处处净电荷 为零，净电荷只分布在导体表面上。 3. 导体上的电荷分布 (1)导体内部没有净电荷 E内=0 s (2) 电荷在导体表面上的分布 电荷分布与导体表面形状和周围存在的带 电体有关。 对孤立导体，电荷分布的面密度?与其表面 曲率成正比，曲率大（尖凸）处?大，曲率 小（尖凸）处?小。 4. 导体表面附近的电场分布 (1) 导体表面附近的场强 E的方向----导体外附近场强方向与导体表面垂直。 E的大小---取闭合圆柱面为高斯面 ?S ? 导体内 思考 是小柱体内电荷的贡献还是导体表面全部电荷的贡献？ (2)尖端放电 尖端放电的应用： 避雷针（圆锥形）---利用尖端放电防 止雷击对建筑物破坏。 高电压设备（光滑园）---防止因尖端放电而引起的 对