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第三篇 电磁学 第10章导体和电介质 张雁滨 第十章 静电场中的导体和电介质 自由电子 将实物按电特性划分： 实物 导体、半导体、绝缘体 实物和它周围电场的关系? a).导体(conductor )存在大量的可自由移动的电荷 b).绝缘体 理论上认为一个自由移动的电荷也没有 也称 电介质( dielectric) c).半导体( semiconductor )介于上述两者之间 本章讨论金属导体和电介质对场的影响 一、静电场中的导体 1 1.导体静电平衡条件 (electrostatic equilibrium) 1 ）静电平衡：带电系统中，电荷静止不动，从而电场 分布不随时间变化，则该系统达静电平衡状态。 (1)导体内的自由电荷，在电场力作 导体在电场中的特点： 用下移动，从而改变原有的分布 动画 动画 (2) 电荷分布不同，影响电场分布 2 ）导体静电平衡条件： (1)导体内部任何一点的场强等于0 。 (2)导体表面任何一点的场强都垂直表面。 静电平衡条件是由导体的电结构特征和静电平衡的 要求所决定的，与导体的形状无关。 同理可证(2) 反证法：设导体 内部某点E0 ， 则该处有   此力将驱动电子运动 F eE 导体未能达静电平衡。 2 例如：在均匀场放入一导体的情况  E 0 E 表面出现感应电荷 内  电荷积累到一定 电荷不动 E 程度：E  E 达静电平衡 3 ）推论： 导体内任一点E 0 (1) 导体是等势体。  U 常量 E U 0 动画 (2) 导体表面是等势面。 导体表面上任一点 E切 0 U 2. 导体上电荷分布 E切  l 0 U 常量 1 ）体内无净电荷( =0) ，电荷只分布在导体外表面上。 证明：(1)体内无空腔 围任一点P 作高斯面S ，由高斯定理得：