《靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體》PPT課件.ppt

《《靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體》PPT課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、§4靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體(金屬導(dǎo)體)將實(shí)物按電特性劃分：導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體在均勻場(chǎng)放入一導(dǎo)體的情況:靜電感應(yīng)表面出現(xiàn)感應(yīng)電荷電荷積累到一定程度電荷不動(dòng)達(dá)靜電平衡1.導(dǎo)體靜電平衡條件導(dǎo)體的靜電平衡狀態(tài)：—導(dǎo)體內(nèi)部和表面都沒有電荷作宏觀定向運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。1)導(dǎo)體靜電平衡條件：(1)導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于0。(2)導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都垂直表面。反證法：設(shè)導(dǎo)體內(nèi)部某點(diǎn)E?0，則該處有此力將驅(qū)動(dòng)電子運(yùn)動(dòng)?導(dǎo)體未達(dá)靜電平衡。同理可證(2)2)推論(導(dǎo)體靜電平衡條件的另一種表述):(1)導(dǎo)體是等勢(shì)體。(2)導(dǎo)體表面是等勢(shì)面。2.導(dǎo)體上電荷分布**體內(nèi)無(wú)凈電荷(?=0)，電荷只分布在導(dǎo)體

2、表面上.p證明：圍任一點(diǎn)P作高斯面S,由高斯定理得：即：體內(nèi)無(wú)凈電荷！體內(nèi)無(wú)空腔1空腔導(dǎo)體,空腔內(nèi)無(wú)電荷時(shí)內(nèi)表面？外表面？若內(nèi)表面帶電,必等量異號(hào)與導(dǎo)體是等勢(shì)體矛盾!2AB即電荷全分布在導(dǎo)體外表面上!?若導(dǎo)體內(nèi)空腔有帶電體,電荷分布?結(jié)論:一般情況下,凈電荷分布在導(dǎo)體的外表面,若導(dǎo)體空腔內(nèi)有帶電體,內(nèi)外表面都有凈電荷在導(dǎo)體表面上任取面元?S,如圖作底面積為?S的高斯柱面,軸線垂直?S00即導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)E正比于該點(diǎn)的電荷面密度!該點(diǎn)處的電場(chǎng)E,是所有電荷產(chǎn)生的。3.導(dǎo)體表面附近的場(chǎng)強(qiáng)則有：注4.導(dǎo)體表面電荷分布規(guī)律一般導(dǎo)體電荷的分布與導(dǎo)體形狀有關(guān)附近其它帶電體有

3、關(guān)E??表面尖端處,E較大表面平坦處,E較小表面凹進(jìn)處,E最弱++++++++++++++++++++當(dāng)曲率很大的尖端E?很強(qiáng)避雷針除塵器……尖端放電注:具體證明和例子詳見附錄5.靜電屏蔽模型：**空腔內(nèi)有帶電體的導(dǎo)體殼設(shè)導(dǎo)體帶電荷Q，空腔內(nèi)有一帶電體+q，則導(dǎo)體殼內(nèi)表面所帶電荷為-q證明：在導(dǎo)體殼內(nèi)作一高斯面S由高斯定理：得證由電荷守恒：+qQS+q討論+qQ+qQ1)若將腔內(nèi)帶電體與導(dǎo)體殼連接，會(huì)出現(xiàn)什么情況？腔內(nèi)無(wú)電荷分布：E內(nèi)=0屏蔽外場(chǎng)2)若將導(dǎo)體殼接地，又會(huì)出現(xiàn)什么情況？屏蔽內(nèi)場(chǎng)導(dǎo)體殼外：E外=0例1一金屬平板,面積為S帶電Q,在其旁放置第二塊同面積的不帶電

4、金屬板.求(1)靜電平衡時(shí),電荷分布及電場(chǎng)分布.(2)若第二塊板接地?忽略邊緣效應(yīng)..P解：(1)設(shè)四個(gè)面上電荷面度為?1?2?3?4由電荷守恒律,有：由靜電平衡條件:如圖取高斯柱面，導(dǎo)體內(nèi)任意一點(diǎn)P,其電場(chǎng)E=0得：(2)第二塊板接地則與大地構(gòu)成一導(dǎo)體同理可得：聯(lián)立求解：.P若第二塊板原來(lái)帶有電荷Q’，現(xiàn)讓其接地，結(jié)果如何？例2半徑為R的金屬球與地相連接,在與球心相距d=2R處有一點(diǎn)電荷q(>0),問球上的感應(yīng)電荷q'=?解：利用金屬球是等勢(shì)球體上處處電勢(shì):球心處：Uo=0U=0課堂練習(xí):有一外半徑R3,內(nèi)半徑R2的金屬球殼,在球殼中放一半徑R1的同心金屬球,若使球殼

5、帶電Q和球帶電q.問:兩球體上的電荷如何分布？球心電勢(shì)為多少？法一:由高斯定理,得法二:直接用大疊加法!球殼外表面帶電思考:1)用導(dǎo)線連接A,B再作計(jì)算連接A,B中和2)若不是連接,而是使外球接地3)若接地不是外殼球而是內(nèi)球內(nèi)球上所帶電量為零嗎?？導(dǎo)線證明:即用導(dǎo)線連接兩導(dǎo)體球則附錄:證明及相應(yīng)的一些事例帶電導(dǎo)體尖端附近的電場(chǎng)特別大,可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象．尖端放電現(xiàn)象<電風(fēng)實(shí)驗(yàn)>++++++++++靜電感應(yīng)電暈放電可靠接地帶電云避雷針的工作原理++++－－－－－++－+