導(dǎo)體和電介質(zhì)中的靜電場(chǎng)ppt課件.ppt

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1、第六章導(dǎo)體和電介質(zhì)中靜電場(chǎng)§6-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體§6-2有導(dǎo)體時(shí)靜電場(chǎng)的分析方法§6-3靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)§6-4電容和電容器§6-5電場(chǎng)的能量9/8/20211.靜電感應(yīng)現(xiàn)象a.靜電感應(yīng)：外電場(chǎng)的作用導(dǎo)致導(dǎo)體中電荷重新分布而呈現(xiàn)出帶電的現(xiàn)象b.靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體內(nèi)部和表面上都沒(méi)有電荷的定向移動(dòng)狀態(tài)§6-1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體一.導(dǎo)體的靜電平衡條件9/8/20212.導(dǎo)體的靜電平衡條件無(wú)外電場(chǎng)電子和晶格點(diǎn)陣作隨機(jī)的微觀熱運(yùn)動(dòng)電子在電場(chǎng)力作用下作宏觀定向運(yùn)動(dòng)加外電場(chǎng)9/8/2021外場(chǎng)感應(yīng)導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過(guò)程外場(chǎng)感應(yīng)外場(chǎng)感應(yīng)外場(chǎng)感應(yīng)外場(chǎng)

2、感應(yīng)外場(chǎng)感應(yīng)外場(chǎng)感應(yīng)外場(chǎng)感應(yīng)外場(chǎng)感應(yīng)9/8/2021導(dǎo)體的靜電感應(yīng)過(guò)程靜電平衡狀態(tài)9/8/2021(1).靜電平衡條件：a.導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)為零b.導(dǎo)體表面上任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)方向垂直于該點(diǎn)的表面(2).等價(jià)條件：靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體為等勢(shì)體.9/8/20211.導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體表面上證：在導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)P處取一任意小的高斯面S靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)即電荷只能分布在導(dǎo)體表面上----體內(nèi)無(wú)凈電荷二.靜電平衡導(dǎo)體的電荷分布9/8/20212.有空腔的導(dǎo)體：設(shè)空腔導(dǎo)體帶電荷Q空腔內(nèi)沒(méi)有電荷時(shí):導(dǎo)體內(nèi)

3、部和空腔內(nèi)表面上都沒(méi)有凈電荷存在，電荷只分布在導(dǎo)體外表面證：在導(dǎo)體內(nèi)作一包圍空腔的高斯面S導(dǎo)體內(nèi)即----S內(nèi)無(wú)凈電荷存在9/8/2021空腔內(nèi)有電荷q時(shí)：空腔內(nèi)表面感應(yīng)出等值異號(hào)電量-q，導(dǎo)體外表面的電量為導(dǎo)體原帶電量Q與感應(yīng)電量q的代數(shù)和由高斯定理和電荷守恒定律可證9/8/20213.靜電平衡導(dǎo)體，表面附近場(chǎng)強(qiáng)的大小與該處表面的電荷面密度成正比證:過(guò)緊靠導(dǎo)體表面的P點(diǎn)作垂直于導(dǎo)體表面的小圓柱面，下底△S’在導(dǎo)體內(nèi)部9/8/20214.靜電平衡導(dǎo)體,表面曲率越大的地方,電荷面密度越大以一特例說(shuō)明:設(shè)有兩個(gè)相距很遠(yuǎn)的導(dǎo)體球，

4、半徑分別為R和r(R>r)，用一導(dǎo)線將兩球相連9/8/20211.尖端放電避雷針1750年美富蘭克首先發(fā)明避雷針三.導(dǎo)體靜電平衡特性應(yīng)用9/8/2021靜電屏蔽：隔絕電的相互作用,使內(nèi)外互不影響的現(xiàn)象a.對(duì)外電場(chǎng)的屏蔽b.接地空腔導(dǎo)體屏蔽腔內(nèi)電荷對(duì)外界的影響2.靜電屏蔽9/8/2021導(dǎo)體放入靜電場(chǎng)中：§6-2有導(dǎo)體時(shí)靜電場(chǎng)的分析方法導(dǎo)體的電荷重新分布導(dǎo)體上的電荷分布影響電場(chǎng)分布靜電平衡狀態(tài)9/8/2021【例6-1】半徑為R的不帶電導(dǎo)體球附近有一點(diǎn)電荷?q，它與球心O相距d，求?導(dǎo)體球上感應(yīng)電荷在球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度及此時(shí)

5、球心處的電勢(shì)；?若將導(dǎo)體球接地，球上的凈電荷為多少？解：設(shè)導(dǎo)體球表面感應(yīng)出電荷?q’?q’的分布不均勻，外加電場(chǎng)越大處，感應(yīng)電荷密度越大9/8/2021a.球心O處場(chǎng)強(qiáng)為零，是±q’的電場(chǎng)和q的電場(chǎng)疊加的結(jié)果即b.因?yàn)樗懈袘?yīng)電荷在O處的電勢(shì)為9/8/2021而q在O處的電勢(shì)為導(dǎo)體球接地：設(shè)球上的凈電荷為q1解得9/8/2021(1)求電場(chǎng)分布,球和球殼的電勢(shì)U1和U2及它們的電勢(shì)差△U;(2)用導(dǎo)線將球和球殼連接時(shí)場(chǎng)和電勢(shì)怎樣?(3)外球殼接地時(shí)怎樣?(4)設(shè)外球殼離地面很遠(yuǎn),若內(nèi)球接地,電荷如何分布?U2為多少？【例6-

6、2】半徑為r1的導(dǎo)體球帶有電荷+q,球外有一個(gè)內(nèi)外半徑分別為r2、r3的同心導(dǎo)體球殼，殼上帶有電荷+Q9/8/2021解(1)球殼內(nèi)表面均勻分布電荷-q，球殼外表面均勻分布電荷q+Q以同心球面作為高斯面有9/8/2021a.球的電勢(shì)為9/8/2021b.球殼的電勢(shì)為c.電勢(shì)差為9/8/2021(2).用導(dǎo)線連接球和球殼：球面上的電荷與球殼內(nèi)表面電荷中和9/8/2021(3).外球殼接地，即U2=0：球殼外表面上電荷為零,但導(dǎo)體球表面和球殼內(nèi)表面上的電荷分布不變9/8/2021(4).內(nèi)球接地有U1＝0設(shè)內(nèi)球表面帶電荷q’，則

7、球殼內(nèi)表面帶電荷-q’，球殼外表面帶電荷(Q＋q’)因r3r1

8、q和-q：----電荷分布在極板內(nèi)側(cè)面ⅠⅡⅢ9/8/2021由場(chǎng)強(qiáng)疊加原理有方向向右ⅠⅡⅢ同理9/8/2021(2).設(shè)兩板帶等值同號(hào)電荷+q：----電荷分布在極板外側(cè)面由有ⅠⅡⅢ9/8/2021由場(chǎng)強(qiáng)疊加原理可得ⅠⅡⅢ方向向左方向向右9/8/2021【例6-4】把一塊原來(lái)不帶電的金屬板