静电场中的导体课件.pptVIP

*靜電場中的導體*§4.1導體的靜電平衡條件靜電平衡：導體放入電場?自由電子定向運動?改變導體電荷分佈?改變電場?····金屬導體：存在大量可自由移動的自由電子，自由電子對電場變化回應很快（10－19s）。有導體存在時電場的性質？電場一般利用帶電導體形成。只討論各向同性、均勻的金屬導體。—稱電場和導體之間達到靜電平衡導體內部和表面無自由電荷的定向移動*E內=0，E表面?表面E0靜電平衡的形成：+++++EE＝0靜電平衡的條件：導體內部E內=0，E表面?表面。導體成為等勢體，表面成為等勢面。*一、導體內部淨電荷處處為零，電荷只能分佈在表面上。§4.2靜電平衡的導體上的電荷分佈實心導體，電荷只分佈在表面上。有空腔的導體如果腔內無帶電體，則電荷只分佈在導體外表面上，內表面無電荷。()可任取，則*+++++++++++++++++++++++++-E腔內無帶電體內表面無電荷，電荷只分佈在外表面上。等勢體【演示實驗】空心導體*++++++++++++腔內有帶電體【思考】移動腔內帶電體或改變腔內帶電體電量，是否影響內、外表面電荷分佈？由導體內場強為零和高斯定理：內表面帶與腔內帶電體等量反號電荷。++++*二、靜電平衡導體的表面電荷密度，與當地表面緊鄰處的電場強度的大小成正比。【思考】場強E只由電荷??S產生嗎？*三、孤立導體處於靜電平衡時，表面曲率大處，面電荷密度大—電場強度大。【演示實驗】尖端放電?????????????靜電平衡導體尖端放電*雷擊尖端*§4.3有導體存在時靜電場的分析與計算電荷守恆、靜電平衡條件、高斯定理【例】面電荷密度為?0的無限大絕緣板旁，有一無限大的原不帶電的導體平板。求靜電平衡後導體板兩表面的面電荷密度。*解.設導體板兩表面電荷密度為?1和?2電荷守恆：?1+?2=0靜電平衡條件：E0+E1-E2=0?0/(2?0)+?1/(2?0)–?2/(2?0)=0?1–?2=–?0結果：?1=–?0/2?2=?0/2s1s2s0E0E2E1*【例】帶電導體球A與帶電導體球殼B同心，求（1）各表面電荷分佈（2）導體球A的電勢UA（3）將B接地，各表面電荷分佈。（4）將B的地線拆掉後，再將A接地時各表面電荷分佈。R3R2R1BAqQ*A表面:q解.（1）求表面電荷（2）求A的電勢UA三層均勻帶電球面,電勢疊加R3R2R1BAqQB內表面:B外表面:Q+q-q-qQ+q*B內表面：-qA表面：q（3）B接地,求表面電荷。B外表面：無電荷BR3接地結果：*（4）B的接地線拆掉,再將A接地,求表面電荷。設A表面電荷為q?則B內表面：-q?B外表面：-q+q?可解出q?(?q)。UA=0*針對特定體系：邊界S內只包圍若干個靜止導體，給定導體的幾何形狀、相互位置。§4.4–4.5靜電場的唯一性定理靜電遮罩邊界S導體Ⅰ導體Ⅱ自由空間：E=?此外，再給定哪些條件，邊界S內自由空間的電場才能唯一確定？*給定哪些邊值條件，邊界S內自由空間的電場才能唯一確定？一、靜電邊值問題自由空間：解出，由求電場分佈。靜電邊值問題：邊值條件*（3）給定一些導體的電勢和其餘導體的電量。（1）給定每一個導體的電勢。（2）給定每一個導體的電量。給定邊界S上的電勢分佈，或，再給定下列條件之一，S內靜電場分佈唯一確定導體Ⅰ導體Ⅱ自由空間：E=?S二、靜電場的唯一性定理*不論導體殼是否接地，殼內電場都不受殼外電荷位置和數量變化的影響，殼外電場也不受殼內電荷位置變化的影響。唯一性定理的證明見本章補充。三、靜電遮罩金屬導體殼QinQout但為了使殼外電場不受殼內電荷數量變化的影響，導體殼必須接地。*QinQout-QinQin1、導體殼不接地殼內空間的邊值