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第14章静电场中的导体和电介质 静电场中的导体电场中的电介质电容与电容器电场的能量 电场电荷电场物质物质电结构的差异决定了它们在静电场中的性质不同导体电介质 14 1静电场中的导体 Conductorsinelectrostaticfield 一静电感应静电平衡条件 静电感应 处于外电场中的导体的两侧出现等量异号电荷的现象 静电平衡条件 1 导体内部任何一点处的电场强度为零 2 导体表面处的电场强度的方向 都与导体表面垂直 导体表面是等势面 导体内部电势相等 二静电平衡时导体上电荷的分布 结论导体内部无电荷 1实心导体 2有空腔导体 空腔内无电荷 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗 若内表面带电 所以内表面不带电 结论电荷分布在外表面上 内表面无电荷 导体是等势体 空腔内有电荷 电荷分布在表面上 内表面上有电荷吗 结论当空腔内有电荷时 内表面因静电感应出现等值异号的电荷 外表面有感应电荷 电荷守恒 为表面电荷面密度 作钱币形高斯面S 3导体表面电场强度与电荷面密度的关系 表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比 静电平衡时 孤立导体表面某处的电荷面密度 与该处表面曲率有关 曲率越大 曲率半径越小 的地方电荷密度也越大 带电导体尖端附近电场最强 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 即尖端放电 尖端放电会损耗电能 还会干扰精密测量和对通讯产生危害 然而尖端放电也有很广泛的应用 尖端放电现象 尖端放电现象的利与弊 尖端放电现象的利用 雷电 雷击草地 分析方法 用电荷守恒 用静电平衡条件 用高斯定理 常见导体组 板状导体组 球状导体组 三 有导体存在时静电场的分析与计算 解 设导体两表面的面电荷密度分别为 由电荷守恒有 由导体内场强为零有 则 有 思考 例1中如果导体板接地 下面结果正确吗 意味着无穷远处的电荷可以跑到导体上来 导体与无穷远处等势 导体电势为零 正确结果 导体的接地 例2有一外半径和内半径的金属球壳 在球壳内放一半径的同心金属球 若使球壳和金属球均带有的正电荷 问两球体上的电荷如何分布 球心的电势为多少 解根据静电平衡的条件求电荷分布 作球形高斯面 作球形高斯面 根据静电平衡条件 如图所示 导体球附近有一点电荷q 解 接地即 由导体是个等势体O点的电势为0则 接地后导体上感应电荷的电量 设感应电量为Q 0 例3 求 四静电屏蔽 Electrostaticshielding 1屏蔽外电场 这时 整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等 空腔导体可以屏蔽
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