第2章导体和电介质存在时的静电场1(导体)

《第2章导体和电介质存在时的静电场1(导体)》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章导体和电介质存在时的静电场§1静电场中的导体§2有导体存在时静电场场量的计算§3导体壳与静电屏蔽§4电容器及电容§5电介质及其极化§6电位移矢量§7静电场的能量1一、本章研究的问题仍然是静电场所以场量仍是基本性质方程仍是思路：物质的电性质对电场的影响解出场量2二、导体绝缘体1.导体存在大量的可自由移动的电荷conductor2.绝缘体理论上认为无自由移动的电荷也称电介质dielectric3.半导体介于上述两者之间semiconductor本章讨论金属导体和电介质对场的影响3§1静电场中的导体一、导体的静电平衡条件二、导体上电荷的

2、分布（导体的电性质和对场的贡献）4+++++++++感应电荷一静电平衡条件1静电感应+5++++++++2静电平衡6静电平衡条件：（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；（2）导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直.7++++++导体表面为等势面推论：导体为等势体导体内各点电势相等8二静电平衡时导体上电荷的分布++++++++++结论：导体内部无净电荷，电荷只分布在导体表面.1实心导体高斯面92空腔导体空腔内无电荷时电荷分布在表面内表面？外表面？高斯面10若内表面带电，必等量异号结论：空腔内无电荷时，电荷分布在外表面,内表面无电荷.

3、与导体是等势体矛盾－＋高斯面++++++++++11空腔内有电荷时结论:空腔内有电荷+q时，空腔内表面有感应电荷-q，外表面有感应电荷+q．+高斯面qq-q12作扁圆柱形高斯面3导体表面附近场强与电荷面密度的关系+++++++S134导体表面电荷分布规律+++++++++14一般情况较复杂孤立的带电导体电荷分布实验的定性分布在表面凸出的尖锐部分(曲率是正值且较大)电荷面密度较大在比较平坦部分(曲率较小)电荷面密度较小在表面凹进部分带电面密度最小尖端放电孤立带电导体球孤立导体15带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离

4、而成为导体产生放电现象．尖端放电现象16静电感应电晕放电可靠接地带电云避雷针的工作原理++++－－－－－++－+17三静电屏蔽1屏蔽外电场用空腔导体屏蔽外电场2屏蔽内电场++++++++接地空腔导体屏蔽内电场18例有一外半径R1=10cm，内半径R2=7cm的金属球壳，在球壳中放一半径R3=5cm的同心金属球，若使球壳和球均带有q=10-8C的正电荷，问两球体上的电荷如何分布？球心电势为多少？19解作球形高斯面作球形高斯面202122R1=10cm，R2=7cmR3=5cm，q=10-8CEND23例3接地导体球附近有一点电荷q,如图所

5、示。求:导体上感应电荷的电量解:接地即设:感应电量为Q由导体是个等势体知o点的电势为0由电势叠加原理有关系式：24例2金属球A与金属球壳B同心放置求:1)电量分布已知：球A半径为带电为金属壳B内外半径分别为带电为2)球A和壳B的电势25等效:在真空中三个均匀带电的球面利用叠加原理球面电荷单独存在时对电势的贡献第1个第2个第3个26图2-55．如图所示，两同心导体球壳，内球壳带电荷+q，外球壳带电荷-2q．静电平衡时，外球壳的电荷分布为：内表面–q；外表面–q．三．计算题图3-1习题2．如图所示，一内半径为a、外半径为b的金属球壳，带有电

6、荷Q，在球壳空腔内距离球心r处有一点电荷q．设无限远处为电势零点，试求：(1)球壳内外表面上的电荷．(2)球心O点处，由球壳内表面上电荷产生的电势．(3)球心O点处的总电势．271．解：(1)由静电感应，金属球壳的内表面上有感生电荷-q，外表面上带电荷q+Q．(2)不论球壳内表面上的感生电荷是如何分布的，因为任一电荷元离O点的距离都是a，所以由这些电荷在O点产生的电势为(3)球心O点处的总电势为分布在球壳内外表面上的电荷和点电荷q在O点产生的电势的代数和283．两块“无限大”平行导体板，相距为2d，都与地连接，如图所示.在板间均匀充满着

7、正离子气体(与导体板绝缘)，离子数密度为n，每个离子的电荷为q．如果忽略气体中的极化现象，可以认为电场分布相对中心平面OO'是对称的．试求两板间的场强分布和电势分布．图3-33．解：选x轴垂直导体板，原点在中心平面上，作一底面为S、长为2x的柱形高斯面，其轴线与x轴平行，上下底面与导体板平行且与中心平面对称．由电荷分布知电场分布与中心面对称．设底面处场强大小为E．应用高斯定理：得方向如图所示由于导体板接地，电势为零，所以x处的电势为294．半径分别为R和r的两个导体球，相距甚远．用细导线连接两球并使它带电，电荷面密度分别为σ1和σ2．忽

8、略两个导体球的静电相互作用和细导线上电荷对导体球上电荷分布的影响．试证明：4．证：因两球相距甚远，不考虑两球的静电相互作用及细导线上电荷的影响，两球上电荷分布是球对称的．又因用细导线连接．两者电势相等．即得