静电场和稳恒电场第二部分课件.ppt

?r R2 R1 · q0 O 介质外表面： 但是 R1 R2 E O r 思考 1.为什么电场强度曲线不连续？ 2.电势分布曲线是否连续？如何计算？ 第三十页，共五十页，2022年，8月28日 9.7.1 孤立导体的电容 且这个常数只与导体自身的形状，大小有关。与导体的电量无关，也与导体金属的种类无关。 单位是：法拉，1F=106μF=1012PF 其反映的是导体储存电荷和电能的能力，称之为电容。即 实验表明：对于同一个孤立的金属导体，当其荷电量增加时，其电势也随着升高，且电势的升高与电量的增加成正比，即 §9-7　电容　电容器 第三十一页，共五十页，2022年，8月28日 9.7.2 电容器及其电容 1、 电容器 纸质电容器 陶瓷电容器 电解电容器 钽电容器 可变电容器 １）从原则上讲：任何两个彼此相隔一定距离而又彼此绝缘的导体组合　 ２）从实用上讲：根据屏蔽原理所设计的彼此绝缘的导体组合 第三十二页，共五十页，2022年，8月28日 2、 电容器的电容 第三十三页，共五十页，2022年，8月28日 可忽略边缘效应 则极板间的电势差为 １）平行板电容器 S为极板面积、d为板间距离、两板间为空气，设极板荷电为q 得 A B 第三十四页，共五十页，2022年，8月28日 在A、B之间的场强由高斯定理得 则A、B两导体的电势差 长度为l的电容器电容 ２）圆柱型电容器 设导体A单位长度带电为+?，则导体B单位长度带电-?。 l 第三十五页，共五十页，2022年，8月28日 第一页，共五十页，2022年，8月28日 2、静电感应 当把导体引入场强为E0的外场后，导体中的自由电子就在外电场的作用下，沿着与场强方向相反的方向运动，从而引起导体内部电荷的重新分布现象，这就是静电感应。 因静电感应而出现的电荷称感应电荷。 式中E/是感应电荷所产生的附加场。 3、导体内部的场 第二页，共五十页，2022年，8月28日 （i）? 导体内部任一点的场强为零： (ii) 导体表面上任一点的场强方向与该处表面垂直。 （２）导体静电平衡的条件： + + + + + 处于外电场中的导体，其电子同时受到外场和附加场的作用力，开始时外场力大于附加场的力，电子作定向移动。当这两种作用力达到平衡时，电子的定向移动就停止了、即达到静电平衡。对于良好导体，这一过程大约只需10-14秒。 4、导体静电平衡及其条件 （1）静电平衡：在导体内部及表面各处都没有电荷作宏观定向运动的状态（这一定义对荷电导体亦成立）。 第三页，共五十页，2022年，8月28日 5、导体在静电平衡时的性质 ∴导体内部任意P，Q 两点电势差为零 ∵在导体表面 严格说来， U内 ≠ U表 ，二值之差构成了金属电子逸出金属表面需要逸出功的原因。 即：U内= 常数 即 故 U表= 常数 （1）导体是等势体，导体表面是等势面 第四页，共五十页，2022年，8月28日 6 静电平衡时导体上的电荷分布规律 一.导体静电平衡时电荷分布在表面 静电平衡导体的内部处处不带电 证明：在导体内任取体积元 1.实心导体 ?内=0 S ? S 是任意的不等于零， dV 由高斯定理 则必有 。 第五页，共五十页，2022年，8月28日 2. 有空腔且空腔中无电荷, 证明电荷只分布在外表面 在导体中包围空腔选取高斯面S ， ?外 S内 S ?内 = 0 E内 = 0 若?内 ? 0，则?内必有正、负 E线从正电荷到负电荷 与导体静电平衡矛盾 只能 ?内 =0， 第六页，共五十页，2022年，8月28日 ?外 q内表 E ?内 q ? 0 ? 0 ?外可不为0 =-q S 导体空腔且空腔中有电荷 q 在内外表面都有电荷分布，内表面电荷与 q 等值异号。 在导体中包围空腔选取高斯面S ， 在导体外包围空腔选取高斯面S ，且导体不接地 第七页，共五十页，2022年，8月28日 4.接地导体空腔且空腔中有电荷 q 在内外表面都有电荷分布，内表面电荷与 q 等值异号。 在导体中包围空腔选取高斯面S ， 在导体外包围空腔选取高斯面S ，导体接地 ?外 q内表 E ?内 q ? 0 ? 0 =-q S 第八页，共五十页，2022年，8月28日 P 是导体外紧靠导体表面的一点, 二、静电平衡导体表面附近的电场强度 与导体表面电荷的关系 根据高斯定理: 设导体表面某处电荷面密度为 该处的电场强度为 导体 导体表面 外法线方向 是小柱体内电荷的贡献还是导体表面全部电荷 的贡献？ 思考 第九页，共五十页，202