物理 静电场中的导体.ppt

单个原子的电结构 导体的静电感应过程 （1）腔内无带电体 内表面上有没有电荷分布？？ （2）空腔内部有带电体q 导体内表面所带电荷与腔内电荷的代数和为零 证明：作Gauss面如图 练习1：半径为R、电荷为Q的金属球外有一与球心距离为l的点电荷q，求金属球的电势。 表面具体的电荷分布？ 很复杂 (形状、周围情况) 孤立导体电荷分布 有以下定性规律 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而成为导体产生放电现象． 尖端放电现象 电风实验 + + + + + + + 避雷针必须可靠接地 带电云 避雷针的工作原理 + + + + － － － － － + + － + 腔内 腔外 理论上需说明的问题是： 1)腔内、外表面电荷分布特征 2)腔内、腔外空间电场特征 讨论的思路: 从特例开始 然后得出结论 导体壳的结构特点： 两区域： 腔内、腔外 两表面： 内表面、外表面 内表面 外表面 三 静电屏蔽 作Gauss面如图 内表面一部分带正电荷，一部分带负电 荷，电荷代数和为零 内表面处处无净电荷 则与导体是等势体矛盾，故说明 假设不成立 ? 假设：内表面有一部分带正电荷一部分带等量的负电荷 则会从正电荷向负电荷发电力线 证明了：腔内无带电体时 内表面处处没有电荷； 腔内无电场 一般情况下电量可能分布在： 1)导体壳是否带电? 2)腔外是否有带电体? 未提及的问题 说明：腔内的场与腔外(包括壳的外表面)的电量及分布无关 腔内表面 腔外表面 空腔内部与壳绝缘的带电体 壳外空间与壳绝缘的带电体 结论 在腔内 如果空腔导体原来带电为Q，根据电荷守恒，外表面带电Q+q + 高斯面 q Q+q -q 空腔导体 电量分布 腔内的电场 腔内的场只与腔内带电体及腔内几何因素有关 结论 在腔内 1)与电量q 有关 2)与几何因素(腔内带电体位置、腔内表面形状)有关 3）与壳是否带电和腔外是否有带电体无关 腔内部的电场： 只与腔内带电体及腔内的几何因素 有关 或说： 在腔内任一点 小结 ? Q + + + - - - q? 当Q大小或位置改变时， q ?(感应电荷) 将自动调整，保证上述关系成立。 小结 腔外部的电场： 只与腔外带电体及腔外的几何因素有关 或说： 在腔外任一点 当腔内q位置移动时， q ?(感应电荷) 将自动调整，保证上述关系成立。 + + · q - - - - q? + + + + + + - q - q? - · - - - 静电屏蔽的装置---接地导体壳 静电屏蔽：腔内、腔外的场互不影响 思考：不接地行吗？ 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 高压带电作业人员穿着导电纤维编织的工作服。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + 例1 一面积为S的很大金属板，电量为Q，A1和A2是金属板的两个表面，计算两表面上的电荷单独产生的场强和它们的合场强。 。 解 根据金属静电平衡的条件，电荷只能分布在外表面上，由于金属板的面积很大（上下外表面上的电荷忽略），其电荷分布可看成为两无限大的均匀带电面。 + + + + + + + + + + + + + + + + + + 两面所带电量均匀分布，电荷面密度为σ1，σ2 金属内部电场强度为零 空间的电场分布为 A2右侧 A1左侧 A1、 A2之间 例2 如图4-A-34所示，两块很大的导体平板平行放置，面积都是S，有一定厚度，带电量分别为Q1和Q2。如不计边缘效应，则A、B、C、D四个表面上的电荷面密度分别为多少? 图4-A-34 1 Q 2 Q A B C D 1 Q 2 Q A B C D 解：设此时板表面的电荷面密度分别为σA，σB ， σC ， σD ，由电荷守恒定律有 设每一带电面产生的场强分别为 根据导体静电平衡的条件，两金属板内的任意一点总场强均为0 每一带电面产生的场强值为 解得 1 Q 2 Q A B C D 取水平向右为坐标轴正方向，对1板内一点有 对2板内一点有 解得 1 Q 2 Q 结论： 无限大导体板平行放置时，相向两面电荷面密度和为零，相背两面电荷面密度相等 普遍结论：n块无限大导体板平行放置时，相向两面的电荷面密度为零，相背两面电荷面密度相等 ?A ?B ?C ?E ?D ?F 证明：用高斯定理比较方便 S 对高斯面S 0 0 A B C D E F ?A ?B ?C ?E ?D ?F A B C D E F 同理可证 任意金属板内电场强度为零 =0 =0 例3 在上题中，若将其中一块金属板2接地，求两金属板表面上的电荷面密度。 A