大學物理靜電場中的導體.ppt

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1、1.導體存在大量的可自由移動的電荷2.絕緣體理論上認為一個自由移動的電荷也沒有也稱電介質(zhì)3.半導體介于上述兩者之間8-5靜電場中的導體一、導體的靜電平衡無外電場時導體的靜電感應過程加上外電場后E外導體的靜電感應過程加上外電場后E外+導體的靜電感應過程加上外電場后E外++導體的靜電感應過程加上外電場后E外+++++導體的靜電感應過程加上外電場后E外+++導體的靜電感應過程加上外電場后E外+++++導體的靜電感應過程加上外電場后E外+++++導體的靜電感應過程加上外電場后E外+++++++導體的靜電感應過程加上外電場后E外++++++導體的靜電感應過程加上外電場后E外+

2、+++++++導體的靜電感應過程+加上外電場后E外+++++++++++++++++++導體達到靜平衡E外E感感應電荷感應電荷導體在滿足什么樣的條件時才能達到靜電平衡呢？？？靜電平衡狀態(tài)：導體內(nèi)部和表面都沒有電荷定向移動的狀態(tài)⑴導體內(nèi)部任意點的場強為零。⑵導體表面附近的場強方向處處與表面垂直。(如果有切向場強分量，表面電荷電荷會定向移動)靜電平衡條件等勢體等勢面導體內(nèi)導體表面導體是等勢體處于靜電平衡狀態(tài)的導體的性質(zhì)：1、導體是等勢體，導體表面是等勢面。3、導體內(nèi)部處處沒有未被抵消的凈電荷，凈電荷只分布在導體的表面上。4、導體以外，靠近導體表面附近處的場強大小與導體表

3、面在該處的面電荷密度的關系詳細說明如下2、導體外部附近空間的場強與導體表面正交。金屬球放入前電場為一均勻場1、導體表面附近的場強方向處處與表面垂直。金屬球放入后電力線發(fā)生彎曲電場為一非均勻場+++++++導體表面是等勢面電力線與等勢面處處正交導體表面附近的場強方向處處與表面垂直2、導體內(nèi)沒有凈電荷，未被抵消的凈電荷只能分布在導體表面上。++++++++++++++++導體表面上的電荷分布情況，不僅與導體表面形狀有關，還和它周圍存在的其他帶電體有關。靜電場中的孤立帶電體：曲率較大，表面尖而凸出部分，電荷面密度較大曲率較小，表面比較平坦部分，電荷面密度較小曲率為負，表面

4、凹進去的部分，電荷面密度最小3、導體表面上的電荷分布導體上電荷面密度的大小與該處表面的曲率有關。導線證明:即用導線連接兩導體球則導體上電荷面密度的大小與該處表面的曲率半徑成反比，即與曲率成正比。實驗驗證：靜電曲率分布演示儀在呈“S”型的導體上，把金屬片貼在不同的曲率處。將高壓電源的正極接在導體上，開啟高壓電源，由低到高，逐漸加大電源。觀察金屬片張開的情況，則看到曲率半徑大的地方金屬片張開角度很小，甚至保持下垂的狀態(tài)。靜電平衡時，孤立導體表面某處的電荷面密度?與該處表面曲率有關，曲率越大（曲率半徑越小）的地方電荷密度也越大。++++++++++++++++++++++

5、++++RRRRADCB比較圖中四點處的電荷密度的大小？++++++++++++Rq++++++++??均勻帶電平面無限大均勻帶電平面表面附近作圓柱形（錢幣形）高斯面4、導體外部近表面處場強方向與該處導體表面垂直，大小與該處導體表面電荷面密度?e成正比。是空間所有電荷在表面附近某點產(chǎn)生的合場強。E僅由?S處電荷產(chǎn)生而與其它電荷無關嗎？為什么？？★注意：導體表面外側(cè)附近的場強是空間所有電荷共同激發(fā)的！由共同激發(fā)。例：導導體表面外附近的場強電導塊勢場等勢面等勢面電場線電場線++++++++++++++++++++++++++++++++++尖端放電尖端場強特別強，足以使

6、周圍空氣分子電離而使空氣被擊穿，導致“尖端放電”，避雷針原理在此。原理尖端放電和球端放電的比較注意：靠近導體表面附近處的場強大小與導體表面在該處的面電荷密度的關系為面電荷密度為的均勻帶電平板周圍的場強分布為多少？？？二靜電平衡時導體上電荷的分布++++++++++導體內(nèi)部無電荷，電荷只能分布在導體表面。1、實心導體結(jié)論：2、有空腔導體a、空腔內(nèi)無帶電體的情況電荷分布在表面上內(nèi)表面上有電荷嗎？？？思考：++--++++++++++AB若內(nèi)表面帶電（A，B處只可能等量異號）與導體是等勢體矛盾結(jié)論電荷分布在外表面上（內(nèi)表面無電荷）b、空腔內(nèi)有帶電體電荷分布在表面上內(nèi)表面上

7、有電荷嗎？思考：結(jié)論：腔體內(nèi)表面所帶的電量和腔內(nèi)帶電體所帶的電量等量異號，腔體外表面所帶的電量由電荷守恒定律決定。錢幣形三靜電屏蔽1、屏蔽外電場外電場空腔導體可以屏蔽外電場,使空腔內(nèi)物體不受外電場影響.這時,整個空腔導體和腔內(nèi)的電勢也必處處相等.空腔導體屏蔽外電場接地空腔導體將使外部空間不受空腔內(nèi)的電場影響.問：空間各部分的電場強度如何分布？接地導體電勢為零2、屏蔽腔內(nèi)電場++++++++實驗驗證外表面所帶感應電荷全部入地例1、有一外半徑R1，內(nèi)半徑為R2的金屬球殼。在球殼中放一半徑為R3的金屬球，球殼和球均帶有電量10-8C的正電荷。問：（1）兩球電荷分布。（