university物理静电场4.ppt

* 吴庆文 勘误： 教材P178: q-qB内= 0 应为 q+qB内= 0 第6节 静电场中的导体 电势差： a L1 L2 b 静电势能 电势： 电势零点的选取 定义法 叠加法： 静电场的环路定理： 电场力是保守力，静电场是保守力场，电场力做功与路径无关。 无旋场 * 等势面： （1）在同一等势面上移动电荷,电场力作功恒为零; （2）电场线与等势面处处正交; （3）电场线方向指向电势降低方向; （4）若相邻等势面电势差相等 等势面密处场强大；等势面疏处场强小。 电势梯度： 点电荷q电场中任意一点P 的电势V (?) V o 均匀带电q的球面， 任一点P的电势 (?) * 第6节 静电场中的导体 什么是导体？ 一、导体的静电平衡：导体内电荷不再移动（宏观） 感应电荷 静电平衡条件： （1） A B （2） ：导体内部的电场强度处处为零 ：导体是等势体 导体表面是等势面 * 静电平衡条件： （1） （2） ：导体内部的电场强度处处为零 ：导体是等势体 导体表面是等势面 （3）导体表面上的电场强度处处垂直于表面。 二、导体上的电荷分布 （1）导体内部无净电荷 （2）处于静电平衡的孤立导体表面电荷分布： 曲率越大：面电荷密度??越大 曲率越小：面电荷密度??越小 曲率为负（凹进去）：??更小 无外场、自身带电为Q S * 演示：电荷曲率分布 （3）导体外表面上各处的面电荷密度? 与该处 表面附近的E大小成正比 是导体表面电荷及外面电荷的合场强! 是表面附近，无限接近表面的场强 证明： 注 根据高斯定理 则有 如图取高斯面S 即 内 * 放电！ 放电！ + + + + + + + + + + + + + + + 曲率越大（尖端） 面电荷密度??越大 尖端放电 + + + 表面电场越大 光晕 等离子体 * 演示实验： (1)尖端放电 (2)富兰克林轮 静电场中导体的电荷分布特点 （1）导体内部无净电荷 （2）处于静电平衡的孤立导体表面电荷分布： 曲率越大：面电荷密度??越大 （3）导体表面电场的大小 尖端放电 + + + 光晕 等离子体 * 尖端放电的应用与防止 1 避雷针 静电复印 2 1.图片经过照明，反射成像 2. 像落在光导硒鼓上，光导硒鼓对光照敏感（遇光电阻极度下降），形成了一个静电潜像。 3.一种与静电潜像上电荷相反的显影墨粉就会被吸引过去 4.纸张经过，形成图像 * 静电除尘 3 细丝 电极 除尘前 除尘后 * 三、导体壳与静电屏蔽 （1） 体内有空腔，腔内无其它带电体时 高斯定理：如图高斯面-内部电荷代数和为0. 假设导体内表面上的a点处有电荷q0，b点q0. 相矛盾 ?导体上的电荷全分布在外表面！ 静电平衡时,导体内部电场处处为零. 则a 、b两点的电势差为 又 * 内表面无电荷 腔内 （无场区） 外部电场不影响内部 ——静电屏蔽 屏蔽外场 （2） 体内有空腔，腔内有其它带电体时 Q q S - - - - - - - - - - +q 内 ?导体内表面上分布有电荷 内 根据电荷守恒: 外 * 导体壳感应带电： 内表面电荷与腔内电荷等值异号 （用高斯定理可证明） 外表面电荷与腔内电荷等值同号 （若导体壳带电Q 则外表面上电荷为 Q+q ） 内部电场不影响外部 导体壳接地： ——静电屏蔽 - - - - - - + + + + + + 屏蔽内场 q + + + + + + * 汽车是个静电屏蔽室 * 腔内电荷q 移动时： 改变，腔内电场分布情况改变。 不变，壳外电场分布不变。 移动前的情况 移动后的情况 内表面带电总量“ – q ” 不变， 外表面带电总量“ + q ” 不变， 讨论 ?内 ？ ?外 ？ q * 二、有导体存在时静电场的分析与计算 高斯定理: 静电平衡条件： 电荷守恒 电场迭加原理： 电势: * 例、 一金属平板，面积为S带电Q，在其旁放置第二块同面积的不带电金属板。 求（1）静电平衡时，电荷分布及电场分布。 （2）若第二块板接地？忽略边缘效应。 忽略边缘效应：无线大平板 ? 高斯定理 静电平衡：电荷分布在导体表面上 电荷守恒： 分析： 先假设 为正 * *