大学物理学：9-6导体2zk.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,导体静电平衡条件,:,推论,:,导体是等势体,E,n,1.,导体内任何一点的电场强度都等于零,2.,导体表面电场强度处处垂直于导体表面,导体表面是等势面,.,静电感应,导体在电场作用下,静电平衡,导体内部和表面都没有电荷定向移动的状态,电荷重新分布的现象,静电平衡时导体上的电荷分布,1.,导体处于静电平衡时，导体内部处处无净余电荷，电荷只分布在导体表面上。,2.,静电平衡导体表面某点的面电荷密度,与导体外该点附近的,电场强度,E,大小成正比，满足,=,0,E,3.,孤立导体处于静电平衡时，它的表面各点的电荷密度与该点表面的曲率分布有关。,导体空腔一般分为两类情况,腔内没有带电体,腔内有带电体,讨论两类空腔在静电平衡时的电场、电势和电荷分布,9-4-3,空腔导体与,静电屏蔽,一金属丝编织的网笼，设网笼外贴有红色纸条，网笼内贴有绿色纸条，则让该网笼带上正电后：,#1a0504017b,红色纸条将向外张开，绿色纸条不动,红色纸条不动，绿色纸条将向里张开,两种纸条都张开,两种纸条都不张开,以上都不对,一金属丝编织的网笼，设网笼外贴有红色纸条，网笼内贴有绿色纸条，在该网笼内再放一个金属丝编成的小圆柱网，外表面贴有粉色纸条。,则让该,小圆柱网带正电,后：,#1b0504017c,红色纸条将向外张开,粉色纸条将向外张开,绿色纸条将向里张开,红色纸条不动,绿色纸条不动,粉色纸条不动,一金属丝编织的网笼，设网笼外贴有红色纸条，网笼内贴有绿色纸条，在该网笼内再放一个金属丝编成的圆柱，外表面贴有粉色纸条。,让该小圆柱网带正电后,然后让外网笼接地，则,#1b0504017d,红色纸条将向外张开,粉色纸条将向外张开,绿色纸条将向里张开,红色纸条不动,绿色纸条不动,粉色纸条不动,1.,空腔内,无,带电体时,证明,:,取,Guass,面，根据,S,+,空腔内表面处处没有面电荷，导体所带的电荷只分布在导体外表面。,若内表面有一部分是正电荷一部分是负电荷,则会从正电荷向负电荷发电力线,与导体是一等势体矛盾！,高斯定理,腔内无电场，,腔内电势处处相等。,腔内的场与腔外,(,包括壳的外表面,),的电量及分布无关。,1),导体壳是否带电,?,2),腔外是否有带电体,?,注意：,无论导体外的电荷与电场分布如何变化,被导体所包围的空间以及导体中的区域始终是一个等势区,电场也处处为零,这就是,导体对外界电场的屏蔽作用,.,特别注意在腔内电场：,范氏静电起电机,静电高压球,2.,空腔内有电荷,-,q,空腔导体带电量为,Q,0,则：腔,内表面,：,q,-q,证明：作,Gauss,面如图：,导体内表面上所带电荷与腔内电荷的代数和为零。,，外表面带电量为,Q,0,-,q,但是，腔内电量,q,改变时,导体腔外表面的电荷将改变，从而将改变腔外电场。,腔外电场不影响腔内，但是腔内电荷影响腔外电场，所以影响是“单向”的。,当腔外的电荷分布及电场改变时，腔内电场不受腔外电荷和电场的影响，只由腔内电荷及导体内表面的电荷所决定。,【,思考,】,移动,腔内,带电体，是否影响内、外表面电荷分布？,P202,接地的空腔导体,能够隔绝内外两部分电场的相互影响,腔内电荷会影响腔外电场，那么什么样的空腔导体可以使得腔内电荷不影响腔外的电场呢？,当腔外表面接地时，腔内电荷的场不影响腔外,+,-,-,-,-,-,-,-,不论导体壳是否接地，壳内电场都不受壳外电荷位置和数量变化的影响，壳外电场也不受壳内电荷位置变化的影响。,金属,导体壳,Q,in,Q,out,但为了使壳外电场不受壳内电荷数量变化的影响，导体壳必须接地。,小结,静电屏蔽,当腔外表面接地时，腔内电荷的场不影响腔外,腔外电荷的场,不影响腔内,.,空腔导体（无论是否接地）内部不受腔外电荷和电场的影响；接地的空腔导体能够隔绝内外两部分电场的相互影响，起到完全屏蔽的作用。,高压带电作业,讨论：,静电屏蔽是由导体静电平衡条件决定。,由于电荷有正、负,静电屏蔽,静电屏蔽应用：屏蔽室、高压带电操作等,要透彻理解,“,静电屏蔽,”,问题要用到静电场边值问题的唯一性定理。,思考：引力能否屏蔽？,3.Gauss,定理 电势概念,依据,:,2.,电荷守恒定律,1.,静电平衡的条件,或 接地,场强：,电势：,电荷分布：,导体内部无,净电荷，电荷只分布在表面上。,导体表面,导体存在时静电场的分析与计算,实际中仅限于讨论各向同性的均匀金属导体。,Q,B,+Q,A,例：,导体球,A,与导体球壳,B,同心放置，,A,带电量为,Q,A,，,B,带电量为,Q,B,。求：（,1,）,A,，,B,的电荷分布,P,点电势。（,2,）,B,接地后的电荷分布（,3,）,A,接地后电荷将如何分布？,解,:,带电球面电势叠加法,-Q,A,Q,B,Q,A,R,3,+Q,A,（,2,）,B,接地后的电荷分布,+Q,A,-Q,A,导体球,A,与导体球壳,B,同心放置，,A,带电量为,Q,A,，,B,带电量为,Q,B,。若,A,接地后：,Q,B,Q,A,#1b0504016a,A,球表面电荷为零,球表面电荷为零,A,球表面电荷不为零,A,球电势为零,B,球电势为零,A,球接地仅意味着电势为零,!,（,3,）,A,接地后电荷分布,Q,B,+Q,A,随堂作业,例,：两金属大平板面积为,S,间距,d,用电源充电后，两极板分别带电为,+,q,和,-,q,，,断开电源,外力把两极板拉至,2,d,.,试求,:,外力克服电场力所做的功,.,解：极板间的场强,恒力,?,变力,?,d,S,例,：任意形状带电导体；,.,求,:,d,S,受静电力。,内侧,外侧,内侧,外侧,d,S,解,：,