静电场中的导体ppt课件.pptx

第13章静电场中的导体 1 13 1导体的静电平衡条件 导体内部和表面都没有电荷定向移动的状态 静电平衡的条件 2 13 2静电平衡导体的性质 1 实心导体 Q仅分布于表面 理由 在导体内任取一体积元 则有 体积元大小和位置任意 导体内处处没有净电荷 3 表面 E表 表面附近的场强值 孤立导体表面 分布规律 曲率小处 曲率大处 避雷针 尖端放电 整个导体是等势体 4 2 空腔导体 腔内无q 腔表无q 理由 若腔表有 q q 则从 q至 q有电场线 违背静电场环路定理 5 腔内无电场 理由 假如有电场 必有电场线 起止处必有q 与 无q 矛盾 整个导体包括空腔在内 是一个等势体 3 空腔导体 腔内有q 腔表有 q 腔内有电场 导体的实体部分 仍是等势体 6 13 3有导体存在时静电场的分析与计算 电荷守恒 静电平衡条件 高斯定理 例13 1 如图 面积各为S的两导体大平板A B 分别带电荷QA QB 求各板面上的面电荷密度 1 2 3 4 解 各板面可视为无限大均匀带电平面 由电荷守恒及静电平衡条件 有 7 1 2 QA S QA const 外侧 等量同号 内侧 等量异号 3 4 QB S QB const 1 2 3 4 0 EA 0 1 2 3 4 0 EB 0 可推广到多块导体板情形 8 9 讨论 若QB 0 两板内 外侧均有电荷 9 若B板接地 则VB 0 否则有电场线外延 VB 0 1 0 2 QA S 3 QA S 4 0 Note 导体接地 不管其哪一部分接地 则其远离另一带电体的一端不带电 10 例13 2 如图 金属球带电荷q 金属球壳带电荷Q 求此系统的电荷分布 解 设从内到外三个球面上电荷各为q1 q2 q3 则q1 q q2 q 高斯定律 q3 Q q 电荷守恒 讨论 若球壳接地 则V壳 0 q3 0 否则有电场线外延 V壳 0 q1 q q2 q 11 若内球接地 则V球 0 q1 0 否则q2 0 q3 Q V球 0 思考 这与 远端不带电 是否矛盾 设q1 q 则q2 q q3 Q q 由 12 若内球接触球壳后再返回原处 则q1 0 接触 一体 电荷分布于外表面 q2 0 q3 Q q 例13 3 将一负电荷移到一不带电的导体附近 则导体内的场强 导体的电势 填增大 不变 减小 解 不变 场强保持为零 减小 13 讨论 若导体是球形的 半径为R 点电荷 q与球心相距r 则V导 Hint 接上 若将球形导体接地 则Q 导 14 13 4静电屏蔽 导体壳不论接地与否 其内部电场不受壳外电荷的影响 接地导体壳的外部电场不受壳内电荷的影响 静电屏蔽 15 物理本质 壳外及导体外表面的电荷 在腔内产生的场强为零 壳内及导体内表面的电荷 在腔外产生的场强为零 应用 金属外壳 屏蔽线等 思考 q偏离球心 球壳外表面电荷分布是否均匀 16 导体静电平衡条件 静电平衡下导体的性质 实心导体 17 空腔导体 腔内无q 空腔导体 腔内有q 18 导体接地 V 0 其远离另一带电体的一端不带电 接地前 e g 接地后 平行板 19 任意形状导体 若