电学第四讲(静电场中的导体).ppt

* * * 理 学 院 物 理 系 ☆导体(conductor) 导电能力极强的物体(存在大量可自由移动的电荷) ☆绝缘体（电介质, dielectric） 内部没有可自由移动的电荷的物体，也称电介质 ☆半导体(semiconductor) 导电能力介于导体与绝缘体之间的物体 　—— 大学物理学 ——　　　　　　　　静电场　 3-2-1 金属导体的自由电子模型：自由电子气。 + - + + + + + + + + - - - - - - - - 1、导体的静电平衡 【静电感应】处于外电场中的导体电荷重新分布的现象，叫作静电感应。 【静电平衡】在电场中发生静电感应的导体，达到稳定后其内部与表面均无宏观的电荷移动的状态。 —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 2、静电平衡的条件 （1）导体内电场强度等于零。 （3）导体是个等势体，导体面是个等势面。 （2）导体外表面上的场强垂直于导体面。 + 【反证法】 —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 结论： 1、导体内电荷密度处处为零 导体内： 得： 静电平衡时，孤立导体内没有电荷分布，电荷都分布在导体表面。 + + + + + + + + + - - - - - - - - - + + - - —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 2、导体外侧的电场与电荷面密度的关系 + + + + + + + + + + + 电荷面密度： 导体外侧的外侧电场强度大小与电荷面密度成正比。 结论： —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 3、孤立带电导体面上电荷面密度与曲率半 径有关 用导线连接 孤立带电导体，导体面上各点曲率半径 越小，电荷面密度越大；反之亦然。 结论： 很大 小 导体的尖端曲率很大，尖端处的电荷面密度就很大，尖端处导体外侧电场强度非常大。 + —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 带电导体尖端附近电场最强。 带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象，即尖端放电 . —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 ——大学物理——　 静电场中的导体　 建筑物会被损坏 将多余电荷引入地面 ——大学物理——　 静电场中的导体　 —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 空腔 讨论的问题是： 1、腔内、外表面电荷分布特征； 2、腔内、腔外空间电场分布的特性； 空腔 —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 + + + + + + + + + + + + + + 导体内： 空腔 + + + + + - - - - + + - - - 导体内： 导体不再是一个等势体 静电平衡时，有空腔的导体内表面没有电荷分布，电荷都分布在导体外表面。 —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 静电平衡时，腔内亦无电场；或说，腔内电势处处相等。 电场线全部终止在导体壳外表面上，没有电场线穿过壳体进入腔内。腔内区域不会感受到外场的影响。 + + + + + - - - - - 空腔 —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 金属腔体可以屏蔽外界电荷的电场对腔内区域的影响。这种现象称为静电屏蔽。 1、屏蔽外场 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + - - - - - - - - + 空腔 放在导体空腔中的电荷在空腔内移动，不会影响腔外空间的电场。 —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 2、屏蔽内场 里面的电磁辐射出不去，外面的电磁辐射进不来 —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 高压带电作业者 等势体 防护服 金属 —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体　 高压电防护服 高压作业 —— 导体、电介质中的静电场——　静电场中的导体