静电场中导体和电介质讲义.ppt

一、导体的静电平衡性质 无外电场时 第十章 静电场中的导体和电介质 10-1 静电场中的导体 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 + 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 + + 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 + + + + + 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 + + + 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 + + + + + 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 + + + + + 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 + + + + + + + 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 + + + + + + 导体的静电感应过程 加上外电场后 E 0 + + + + + + + + 导体的静电感应过程 + 加上外电场后 E 0 + + + + + + + + + + + + + + + + + + + 导体达到静电平衡 E 0 感应电荷 感应电荷 金属球放入前电场为一均匀场 金属球放入后电力线发生弯曲 电场为一非均匀场 ⑴导体内部任意点的场强为零。 ⑵导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。 等势体 导体内 导体表面 静电平衡性质 (3)导体是等势体，导体表面是等势面,且导体内部等势等于导体表面等势 导体内没有净电荷，电荷只分布在导体表面上。 二、静电平衡下导体上的电荷分布 1、实心导体 2、空心导体, 腔内无导体 空腔内表面没有电荷，电荷只分布在 外部表面。 在导体内包围空腔作 高斯面S。则： =0 腔体内表面所带的电量和腔内带电体所带的电量等量异号，腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。 未引入q1时 放入q1后 3、空心导体, 腔内有导体 表面附近作圆柱形高斯面 二、导体表面外侧的场强 尖端放电 1.电场强度与电荷面密度的关系 证明: 即 用导线连接两导体球 则 2. 电荷面密度与曲率的关系 导体表面曲率较大的地方， 电荷密度也较大。 导体表面上的电荷分布情况，不仅与导体表面形状有关，还和它周围存在的其他带电体有关。 静电场中的孤立带电体： 导体上电荷面密度的大小与该处表面的曲率有关。 曲率较大，表面尖而凸出部分，电荷面密度较大 曲率较小，表面比较平坦部分，电荷面密度较小 曲率为负，表面凹进去的部分，电荷面密度最小 导体表面上的电荷分布 3. 尖端放电 尖端场强特别强，足以使周围空气分子电离而使空气被击穿，导致“尖端放电”。 ——形成“电风” 防上静电干扰的思路： 1）“躲藏起来” 2）大家自觉防止静 电场外泄 实验： 四、静电的应用 解释： + 实际中大量应用： 1）测试用的屏蔽室 2）无线电电路中的屏蔽罩、屏蔽线、高压 带电作业中的均压服。 3）变压器中的屏蔽层。 静电屏蔽 接地封闭导体壳（或金属丝网）外部的场 不受壳内电荷的影响。 封闭导体壳（不论接地与否）内部的电场 不受外电场的影响； 电荷分布 五、有导体存在时场强和电势的计算 例1.已知：导体板A，面积为S、带电量Q，在其旁边 放入导体板B。 求：(1)A、B上的电荷分布及空间的电场分布 (2)将B板接地，求电荷分布 a点 b点 A板 B板 解方程得: 电荷分布 场强分布 两板之间 (2)将B板接地，求电荷及场强分布 接地时 电荷分布 场强分布 电荷分布 两板之间 两板之外 例2.已知R1 R2 R3 q Q 求 ①电荷及场强分布；球心的电势 ②如用导线连接A、B，再作计算 解: 由高斯定理得 电荷分布 场强分布 球心的电势 球壳外表面带电 ②用导线连接A、B，再作计算 练习 已知: 两金属板带电分别为q1、q2 求：1 、2 、3 、4 问题： 1、在两板间插入一中性金属平板，求板面的电荷密度。 2、如果第三板接地，又如何？ 3、剪掉第三板接地线，再令第一板接地，又如何？ 一、孤立导体的电容 孤立导体：附近没有其他导体和带电体 单位：法拉（F）、微法拉（F）、皮法拉（pF） 孤立导体的电容 孤立导体球的电容 C=40R 电容——使导体升高单位电势所需的电量。 10-2 电容 电容器 导体组合,使之不受周围导体的影响 ——电容器 电容器的电容：当电容器的两极板分别带有等值异号 电荷q时，电量q与两极板间相应的电 势差uA-uB的比值。 二、电容器 1.平行板电容器 已知：S、d、0 设A、B分