大学物理静电场(stone).ppt

例3.求电荷线密度为λ无限长均匀带电直线的电场中的电势分布. 解：根据高斯定理 选取场内距带电直导线为rb的b点为电势零点，则距带电直线为r 的p点的电势： *不作要求的内容： P36 例题9.14 P45 9.6.2 电场与电场强度的关系 作业： 9.11 9.13 9.14 一.导体的静电平衡条件 静电感应现象 9-7 静电场中的导体 + + + + + + + + + 感应电荷 2.静电平衡 将导体放入外加电场中，导体内部的电子,在短时间内将作定向移动，引起金属内部的正负电荷重新分布的现象称静电感应. + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 导体内电场强度 外电场强度 感应电荷电场强度 当导体内部的场强为零时，导体内部和表面将无自由电荷的定向移动，称导体处于静电平衡状态. + + + + + + 导体是等势体 3.静电平衡条件 （1）导体内部任何一点处的电场强度为零； （2）导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直. 导体表面是等势面 导体内部电势相等 二 静电平衡时导体上电荷的分布 + + + + + + + + + + 结论 导体内部无电荷 1　实心导体 2　有空腔导体 空腔内无电荷 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗？ 若内表面带等量正负电荷 所以内表面不带电 + + - - 结论 电荷分布在外表面上（内表面无电荷） + + + + + + + + + + 矛盾 导体是等势体 空腔内有电荷 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗？ 结论 当空腔内有电荷+q时,内表面因静电感应出现等值异号的电荷－q，外表面有感应电荷+q（电荷守恒） + + + + + + + + + + + 为表面电荷面密度 作钱币形高斯面 S 3　导体表面电场强度与电荷面密度的关系 表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比 + + + + + + + + + 注意 导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关. 4　导体表面电荷分布 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 . 尖端放电会损耗电能,还会干扰精密测量和对通讯产生危害.然而尖端放电也有很广泛的应用. 尖端放电现象 尖端放电现象的利与弊 电风实验 + + + + + + + + + + 避雷针 尖端放电现象的利用 三 静电屏蔽 1　屏蔽外电场 外电场 空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等. 空腔导体屏蔽外电场 接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响. 问：空间各部分的电场强度如何分布 ？ 接地导体电势为零 2　屏蔽腔内电场 + + + + + + + + 例1 有一外半径R1和内半径R2的金属球壳，若使金属球均带有q的正电荷，问 球壳上的电荷如何分布？空间的电势如何分布？ 解 根据静电平衡的条件可知，电荷q只能分布在球壳的外表面。 作球形高斯面 下面来求电势： 例2 若在上题的球壳中放入一半径 R3的同心金属球，若使球壳和金属球均带有q的正电荷，问 两球体上的电荷如何分布？球心的电势为多少？ 解 根据静电平衡的条件求电荷分布 作球形高斯面 作球形高斯面 根据静电平衡条件 例3 .无限大的带电平面的场中平行放置一无限大金属平板, 求：金属板两面电荷面密度。 解: 设金属板面电荷密度 由静电平衡条件和电荷守恒: P50 例：9.23 作业： P70 9.21 9.22 一.孤立导体的电容 物理意义:1.导体固有的容电本领 2.仅与几何因素和介质有关 定义: 9-8 电容及电容器 单位 地球 思考题:真空中孤立导体球的电容? 电场线特性 1） 始于正电荷,止于负电荷(或来自无穷远,去向无穷远). 2） 电场线不相交. 3） 静电场电场线不闭合. 二 电场强度通量 1.定义:通过电场中某一个面的电场线条数叫做通过这个面的电场强度通量,简称为电通量. 2.计算: 1)匀强场 ⅱ）E与截面成θ角 ⅰ） E与截面垂直 为封闭曲面 2) 非匀强电场，且S 是任 意曲面. 注意：对于封闭曲面，统一规定 指向闭合曲面外为正。 闭合曲面的电场强度通量 2) 对于封闭曲面，规定外法线方向为正; 3. 注意: 1) φe是标量,只有正负; 例1 如图所示 ，有一 个三棱