大学物理电磁学c0静电导体.pptVIP

* 第4章 静电场中的导体 3、半导体(semiconductor) ： 介于二者之间。 前言 1、导体(conductor) ： 存在大量的可自由移动的电荷。 2、绝缘体，也称电介质 (dielectric) ：理论上认为一个自由移动的电荷也没有。 本章只讨论各向同性的均匀的金属导体在电场中的情况。 §4-1 导体的静电平衡条件 (electrostatic equilibrium of conductor) 一、导体的静电感应和静电平衡 自由电子受外电场作用 + + + + - - - - 静电感应 静电平衡 （ ） + + + + - - - - - =0 + + - 静电感应——在外电场的作用下，导体中的自由 电子重新分布而呈现出带电的现象。 静电平衡——当导体内部和表面都无电荷定向移动时的状态。 二、导体的静电平衡条件 1、导体内部 处处为0. 2、导体表面处 ⊥该处导体表面。 反证法： 若不⊥导体表面，则有切向分量 ，自由电子将沿表面运动，无法达到静电平衡。 导体的静电平衡条件也可表述为： 静电平衡时的导体是等势体，其表面是等势面。 等势体 等势面 §4-2 静电平衡的导体上的电荷分布 一、导体静电平衡时电荷分布在表面 1、实心导体： ?内=0 S ? S 是任意的。 令S→ 0，则必有? 内 = 0. V 理由： ?外 E内 ?内 S内 2、导体空腔： S 理由： 在导体中包围空腔选取 若?内 ? 0，则?内必有正负 与导体静电平衡矛盾 E线从正电荷到负电荷 只能?内 =0，且腔内无E线 = 0 = 0 只能 E内 = 0. 高斯面S ， 则： ?外可不为0，但?内 和 必为0. ?外 q内表 E内 ?内 q ? 0 ? 0 3、导体空腔内有电荷： ?外可不为0，但必有?内 ? 0， 理由： 在导体中包围空腔作高斯 =-q S 面S ， 则： 导体 二、 表面场强与电荷面密度的关系 小扁柱体 表面为 S 三、 孤立导体表面电荷分布的特点 孤立导体静电平衡时，表面曲率大处电荷面密度也大(凸出平坦凹进)，但不存在单一函数关系。 四、尖端放电(point discharge)(了解) 带电的尖端电场强，使附近的空气电离，因而产生放电。 空气中离子 尖端上电荷逐渐漏失。急速运动的离子与中性原子碰撞时，可使原子受激而发光。 带电雷雨云接近地面→地面物体带上异号电荷，集中在地面上凸起的物体（高楼、烟囱、大树等），即电荷密度很大，故场强很大，当场强大到一定程度时，足以使空气电离，引起雷雨云与这些物体之间的火花放电。此即雷击现象。 雷击现象： 避雷针： （1）高于建筑物 （2）尖锐 （3）通地端与深埋地下的铜板相接 闪电： 雷击大桥 遭雷击后的草地 个人防雷常识有哪些？ *