大学物理第13章省公开课金奖全国赛课一等奖微课获奖PPT课件.pptx

第13章静电场中的导体和电介质1/53--+--+--+§13.1导体静电平衡一.导体静电平衡条件1.静电平衡状态导体内部和表面无自由电荷定向移动。2.导体静电平衡条件2/53由高斯定理二.导体上电荷分布由导体静电平衡条件和静电场基本性质，能够得出导体上电荷分布。1.导体体内处处不带电证实：在导体内任取体积元证毕?体积元任取导体带电只能在表面！3/53导体导体表面：外法线方向写作2.导体表面电场强度设导体表面电荷面密度为对应电场强度为设P是导体外紧靠导体表面一点4/53++–++++++++–+3.孤立带电导体表面电荷分布在表面凸出尖锐部分(曲率是正值且较大)电荷面密度较大，在比较平坦部分(曲率较小)电荷面密度较小，在表面凹进部分带电面密度最小。带电较多导体，其尖端部位电场强度能够大到足以使周围空气发生电离而引发放电程度，这就是尖端放电现象。如煤气灶电子点火器，经过压电陶瓷、电池等，在尖端处引发尖端放电现象，从而实现点火功效。5/53++++++避雷针雷电当带有大量电荷雷雨云靠近地面时，就会在地面上感应出大量异号电荷，地面上凸起部分如高层建筑物顶部电荷面密度很大，电场强度很大，足以使空气电离时，就会引发雷雨云与建筑物之间放电，巨大电能将转化为热、光等能量，使建筑物遭到破坏。避雷针就是应用尖端放电原理来预防雷电破坏建筑物装置。安装了比建筑物高避雷针后，因为尖端放电效应，在发生雷电前，就已经经过迟缓放电降低了暴发雷击可能性，把激烈放电变为和缓放电，从而预防雷电对建筑物破坏。要使避雷针起作用，必须确保尖端尖锐和接地通路良好。一个接地通路损坏避雷针将更易使建筑物遭受雷电破坏。6/53三静电屏蔽+++B+++++-++-+++-+BS-++-？+++++A导体壳空腔导体可保护腔内空间不受腔外带电体影响带电体空腔内若有电力线将与静电平衡时导体为等势体矛盾.结论：内表面处处没有电荷腔内无电场.在导体壳内作高斯面S证实:因为导体体内场强处处为零7/53+-q?·--++q-++q?-·--++-q+-·--qq?-若腔内有带电体，空腔导体未接地[Eq+Eq?]内表面以外空间=0当腔内q位置移动时，q?(感应电荷)将自动调整，确保上述关系成立。腔内带电体位置移动，不影响腔外电场,但q大小改变时，将影响腔外电场。接地空腔导体可使腔内带电体改变(大小、位置)对腔外电场没有影响接地空腔导体可使腔内、腔外互不影响。8/53汽车是个静电屏蔽室这种导体空腔内电场不受外界影响或利用接地空腔导体将腔内带电体对外界影响消除现象，称静电屏蔽。利用静电屏蔽原理，可实现高压带电作业。工作时穿上用细铜丝和纤维编织在一起制成导电性能良好屏蔽服，相当于把人体用导体网屏蔽起来，这么电场就不能深入到人体内，感应电流绝大部分在屏蔽服上流通，从而防止感应电流对人体危害，即使在戴着手套手靠近电线瞬时，放电也只是在手套与电线之间发生，手套与电线之间发生火花放电以后，人体与电线有相等电势，检修人员就能够安全地、自由地在几十万伏高压输电线上工作了。法拉弟笼9/53四有导体存在时静电场场量计算标准:1.静电平衡条件2.基本性质方程3.电荷守恒定律10/53例1金属球A与金属球壳B同心放置已知：球A半径为带正电金属壳B内外半径分别为带正电求:1)电量分布2)球A和壳B电势3)若球A接地，A是否带电?11/53解:1)球A均匀分布着电量相当于两个均匀带电球面相当于一个均匀带电球面由高斯定理和电量守恒能够证实壳B电量分布是在B内紧贴内表面作高斯面S高斯定理电荷守恒定律12/532)球A和壳B电势重视经典场；均匀带电球面球外电势等效于将电荷集中于球心点电荷电势,球内电势等于球表面电势。由三个均匀带电球面电势分布和电势叠加原理可得13/53若球A接地,则UA=0,因球壳B带正电Q,UB0,必有由B指向A