大学物理学：9-5导体zk.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,*,静电场的电场强度,静电场的高斯定理与环路定理,静电场的电势,这三讲研究对象的特点：,不,考虑不同带电体所激发的电场之间的影响，场分布不变。,关于静止电荷的电场我们讨论了三部分内容：,在这种情况下的特点：场分布,改变,研究的基础：两个基本方程,静电场与,导体,的相互作用,静电场与,电介质,的相互作用,接下来我们将讨论：,自由电荷,导体,静电场,移动,（重新分布）,静电平衡状态,一个导体放入静电场中,静电场与导体相互作用，,场分布,改变。,9-4,静电场中,的,导体,改变导体电荷分布,空间电荷的分布不再随时间变化,1.,静电感应过程,+,+,+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,+,+,+,+,+,+,E=0,2.,静电感应电荷是自由电荷,3.,静电平衡：当达到静电平衡后，,没有,电荷的,定向,移动。,静电感应,9-4-1,导体,静电平衡条件,感应电荷,E,t,E,n,用场量 描述：,用场量 描述：,导体是等势体,导体表面是等势面,静电平衡：没有电荷的定向移动。,（,2,）导体表面,（,1,）,静电平衡条件,反证法：,=0,证：在导体上任取两点,a,b,导体等势是导体体内电场强度处处为零的必然结果,证明,:,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,.,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,S,E,=0,=0,结论：,静电平衡时导体上电荷只分布在表面上。,所以导体内部不存在净电荷。,9-4-2,静电平衡时导体上,的,电荷分布,S,S,q=,S,导体,表面附近一点的场强,：,证明：在导体表面上取一包围,S,小立方体，根据,Guass,定理：,2.,静电平衡导体表面电荷与场强的关系,E,由空间,所有电荷分布所激发,，在导体表面附近一点的场强；,是空间电场与导体电荷相互作用达到平衡的结果。,注意：,+Q,（普遍成立,!,）,r,1,r,2,两导体球离得很远，所激发的场不会互相影响,面电荷密度与该点的曲率有关。,3.,孤立导体表面各点的面电荷密度与该点的曲率有关。,注意：面电荷密度与曲率的关系是很复杂的。孤立导体表面的电荷密度与曲率之间,并不存在单一的,函数关系。,对于孤立导体，导体表面,曲率越大,的地方，,电荷密度越大,，电场强度也越大；反之，,表面曲率越小,的地方，,电荷密度越小,，电场强度也越小在表面凹进去的地方（曲率为负），电荷密度最小，甚至可以忽略不计。,演示实验,尖端放电应用,危害：,雷击对地面上突出物体（尖端）的破坏性最大；,高压设备尖端放电漏电等。,应用实例：,避雷针,高压输电中，把电极做成光滑球状,范德格拉夫起电机,的起电原理就是利用尖端放电使起电机起电；,场离子显微镜,（,FIM,）等可以观察个别原子的显微设备的原理都与尖端放电效应有关；,静电复印机,的也是利用加高电压的针尖产生电晕使硒鼓和复印纸产生静电感应，从而使复印纸获得与原稿一样的图象。,雷击尖端,不带电的导体球,A,，半径为,R,。在与球心相距,d,的,P,有一电量为,+,q,的点电荷。则导体球,A,内各点的电势：,A.,不等,B.,相等且不等于零,C.,相等且为零,D.,不确定,#1a0504009a,不带电的导体球,A,，半径为,R,。在与球心相距,d,的,P,点有一电量为,+,q,的点电荷。则导体球,A,表面上有电荷吗,?,A.,有且净电荷为负,B.,有且净电荷为正,C.,有且净电荷为零,D.,不确定,E.,没有,#1a0504009b,不带电的导体球,A,，半径为,R,。在与球心相距,d,的,P,点有一电量为,+,q,的点电荷。,若把导体球,A,接地，,则导体球,A,表面上有电荷吗,?,A.,有且净电荷为负,B.,有且净电荷为正,C.,有且净电荷为零,D.,不确定,E.,没有,#1a0504009c,例：一半径为,R,导体球,原来不带电，将它放在点电荷,+,q,的电场中,，导体球球心,与点电荷相距,d,。,(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。,(3),感应电荷在球心点产生的,场？,解,：,(1),导体球是等势体,o,R,d,+,q,充分体现电势是标量的优越之处！,叠加,q,1,(2),若导体球接地，设其上的,感应电荷电量为,(3),感应电荷在球心点产生的,场？,方向,o,q,静电平衡条件,o,R,d,+,q,o,R,+,q,E,0,感应电荷在球内任一点所产生的场强,与,q,的场强等值反号！,A,B,讨论,:,设两板两侧电荷面密度分别为,1,、,2,、,3,、,4,金属板内场强为零,因此,:,是静电平衡的直接结果！,例,:,两平行且面积相等的导体板,(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,.,电荷守恒定律,:,S,P,B,是静电平衡的直接结果！,=0,静电平衡后,Q,B,=0,情形,孤立带电体,S,设有两平行的面积为,S,的导体板，其面积比两板间的距离大很多，若其中一个导体板右侧接地，则设两板各表面上电荷密度的关系应为：,1,=,4,=,2,=,3,=0,1,=,4,=0 ,2,=-,3,1,=,2,3,=,4,=0,应该由两板带的电荷量来决定,1,2,3,4,#1a0504018b,若其中一个导体板左侧接地，则设两板各表面上电荷密度的关系应为：,1,=,4,=,2,=,3,=0,1,=,4,=0 ,2,=-,3,1,=,2,3,=,4,=0,应该由两板带的电荷量来决定,1,2,3,4,#1a0504018c,