大二上物理五章静电场.pptxVIP

1一、导体的静电平衡１、金属导体的电结构──其可分为两大部分──无外场时，整个金属的电量代数为零，呈电中性，这时电子只是作无规则的热运动。§5-4静电场中的导体和电介质

22、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

3（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的作用力和附加场的作用力，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。这一过程极短，导体从开始带电到达到静电平衡的时间，对于良好导体，大约只需10-14秒。4、静电平衡及其条件（1）什么是静电平衡：在导体内部及表面各处都没有电荷定向宏观运动的状态

45、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

52）导体内部无净电荷，电荷只分布在导体的外表面在导体内部任取一闭合高斯面Ｓ净电荷密度为零S-+-++-

6例5－１7如图所示，一带正电Q的点电荷离半径为R的金属球壳外的距离为d，求金属球壳上的感应电荷在球心O处的场强点电荷在球心处的场强以球心为坐标原点，球心指向点电荷的方向为矢径方向，则E0E/r

7若导体内部有不带电的空腔，则取如左图的高斯面，因高斯面上任一点的场强为零，则可证明：在空腔内表面无净电荷，++++++导体内部有空腔、空腔内有带电体q时，空腔内表面感应电荷为-q，导体外表面感应电荷为q。＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋＋二、空腔导体和静电平衡1、空腔导体的电荷分布

8屏蔽外电场外电场空腔导体可以屏蔽外电场,使空腔内物体不受外电场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.空腔导体屏蔽外电场2、静电屏蔽（利用导体空腔的静电特性）

9接地空腔导体将使外部空间不受空腔内的电场影响.问：空间各部分的电场强度如何分布？接地导体电势为零(2)屏蔽腔内电场++++++++

10可用导体空腔来保护内部不受外场影响，如所有电气仪表的表头外部均有一金属外壳。导体空腔也可使空腔内部的场对外界的影响为一恒定值，在外壳接地的情况下，可使金属壳内的场对外界不产生影响。总之，导体壳内部电场不受壳外电荷的影响，接地导体使得外部电场不受壳内电荷的影响。这种现象称为静电屏蔽。++++++++Q

11如：高压带电作业人员穿的导电纤维编织的工作服。

121)有极分子、无极分子-++OH+H++H2O+-H+++-+H+H+NNH3（氨）+-①凡分子的正、负电荷中心在无外场作用时不重合的分子称为有极分子，如HCl、H2O、NH3等。带电性相当于电偶极子三、电介质的极化电位移矢量1、电介质的电结构通常将电介质看作理想的绝缘体，区别于导体和半导体，电介质内没有可自由移动的电荷。

13②凡分子的正、负电荷中心在无外场作用时重合的分子称为无极分子。--+He-+-HeH+++-++H+H+H+CH4（甲烷）C如所有的惰性气体及CH4等。

142)电介质无外场时呈电中性无外电场时，无极分子固有电矩为零，呈中性是显然的，对有极分子，因其无规则热运动的结果，使得每个分子的固有电矩的取向都是杂乱无章的，因此，在介质内任取一个小体积元，各个分子电矩的矢量和必定为零，故呈电中性。

15在外电场的作用下电介质表面产生极化电荷的现象称电介质的极化。2、电介质的极化电介质极化的描述——电位移矢量D

161、高斯定理：有电介质时，总电场E包括自由电荷产生的电场E0和极化电荷产生的附加电场E/,在电介质中运用真空中的高斯定理，则为式中∑q和∑qi′分别为高斯面S内的自由电荷与极化电荷的代数和。定义电位移矢量得到四、有电介质时的高斯定理则上式的高斯定理可改写为电介质中的高斯定理：在静电场中通过任意闭合曲面的电位移通量等于闭合面内自由电荷的代数和。

17☆利用电介质中的高斯定理可以求介质中的场强，其步骤与应用真空中的高斯定理求真空中的场强类似。1）首先分析场源的对称性（常见的是中心、面、轴对称性）2）选取一个合适的高斯面，3）然后由介质中的高斯定律求D，再根据D=?0?rE求E

18例5－18半径为Ｒ