大学物理学：9-2静电场中的导体ppt.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,自由电荷,静电感应,静电平衡状态,绝缘体,半导体,导体的,静电平衡条件,静电场中的导体,1,导体静电平衡条件,:,推论,:,导体是等势体,E,t,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,导体在电场作用下电荷重新分布的现象,静电平衡,导体内部和表面都没有电荷定向移动的状态,2,1,.,静电平衡的导体内部不存在净电荷,电荷只能分布在导体表面,.,S,S,在导体内任取一个高斯面,S,S,是任取,大小任取,可取无限小,位置可任取,=0,结论,：,注意,：表面上的电荷，可以是感应电荷，也可以是导体 自身带的电荷，也可以兼而有之,.,静电平衡时导体上电荷只分布在表面上。,静电平衡导体上的电荷分布,3,2.,静电平衡导体表面电荷与场强的关系,普遍成立,!,E,E,此场强是所有电荷产生的,而,不单是,由该表面处的,电荷所,产生,.,注意：,+Q,4,r,1,r,2,r,2,r,1,3.,导体静电平衡时面电荷密度与曲率半径的关系,5,一般：曲率大,(,曲率半径小,即尖锐处,),处，面电荷密度,较大,.,尖端放电：,+,尖端处,大,E,强,空气电离,500,kV,输电线,避雷针,6,2.,基本性质方程,依据,:,3.,电荷守恒定律,1.,静电平衡的条件,4.,电场线起于正电荷、止于负电荷,指向电势降低,.,有导体存在时静电场的分析与计算,7,例,:,两平行且面积相等的导体板,其面积比板间距离平方大得很多,(,S,d,2,),两板带电量分别为,Q,A,和,Q,B,试求静电平衡时两板各表面上的电荷面密度,.,解,:,电荷守恒定律,:,设电荷面密度为,再考虑,B,板中的,P,B,点,做,高斯面,S,S,P,B,S,8,解得,:,请思考,:,若,B,板接地会有什么结果,?,S,向左；,向右；,向右,.,9,例,：一半径为,R,导体球原来不带电,将它放在点电荷,+,q,的,解,：,(1),导体球上有感应电荷,q,产生，,是均匀的吗？,o,R,d,+,q,a,导体球是个等势体,，选球心,O,点,(1),求导体球的电势,.,(2),若导体球接地,求其上的感应电荷电量,.,电场中,球心与点电荷相距,d,.,这样的结果很难计算！,利用,10,o,R,d,+,q,a,(2),接地后,球面还有感应电荷吗,?,设,:,感应电荷为,q,1,11,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,.,(2),B,接地后的电荷分布,.,(3),A,接地后,(,B,不曾接地),电荷将如何分布？,解,:,(1),电荷,Q,A,在导体球,A,表面均匀分布。电荷,-,Q,A,在,导体球壳,B,内,表面均匀分布,电荷（,Q,A,+,Q,B,）,在,导体球壳,B,外表面均匀分布,(2),导体球,A,表面、,导体球壳,B,内表面电荷分布同（,1,），在,导体球壳,B,外无电荷,.,R,3,R,1,R,2,A,B,(3),设,:,R,1,:,q,R,2,:,q,R,3,:,Q,B,q,.,A,球接地,仅意味着,解出,q,既可,.,电势为零,!,12,M,N,-,q,某电场的电力线分布如图所示，一,负,电荷从,M,点移动到,N,点，有人根据这个图做出下列几点结论，其中正确的是：,A.,电场强度,E,M,E,N,B.,电势,U,M,U,N,C.,电势能,W,M,0,E.,以上都不对,#1,a0503021b,13,某电场的电力线分布如图所示，一,正,电荷从,M,点移动到,N,点，有人根据这个图做出下列几点结论，其中正确的是：,A.,电场强度,E,M,E,N,B.,电势,U,M,U,N,C.,电势能,W,M,0,E.,以上都不对,M,N,q,#1,a0503021a,14,半径为,r,的均匀带电球面,1,，带电量为,q,，其外有一同心的半径为,R,的均匀带电球面,2,，带电量为,Q,，则两球面之间的电势差,U,1,-,U,2,为,A.,B.,C.,D.,r,R,q,Q,#1,a0503024a,15,+,q,1,.,腔内无电荷时,空腔内表面不会有净电荷,.,S,这与静电场环路定理相矛盾,是不可能的,.,证明：假如空腔内表面有电荷分布,如图,.,则：,-q,L,一 空腔导体内外的静电场,静,电屏蔽,16,结论：,接地的导体空腔,静电屏蔽,+,(1),内表面带,Q,外表面带,Q,+,Q,0,.,(2),腔内,E,=0,，它,由腔内电荷,Q,和内表面电荷,Q,共同产生,.,(3),电场线不穿出导体壳，对外表面电荷分布无影响,.,外表面不带电，腔外无电场,.,(4),空腔接地：,Q,2.,腔内有电荷,17,2.,当腔外表面接地时，腔内电荷的场不影响腔外,1.,腔外电荷场不影响腔内,.,但要注意,:,腔外的场与腔表面电荷共同作用使,二 静电屏蔽,18,图为一具有球对称性分布的静电场的,E,r,曲线，请,指出该静电场这是由下列哪种带电体产生的：,A.,半径为,R,的均匀带电球面,B.,半径为,R,的均匀带电球体,C.,半径为,R,，电荷体密度,A,r,（,A,为常数）的非,均匀带电球体,D.,半径为,R,，电荷体密度,A/,r,（,A,为常数）的非,均匀带电球体,E.,以上都不对,E,r,O,R,E,1/,r,2,#1,a0502018a,19,作业,习题书,P43(,一,)4,6,8,20,作业：,书,P193-194 9.23,9.25,习题书：,P41 17,习题书：,P48(,三,)14,21,