则空腔内表面带电.ppt

张甫宽理学院物理系,大学物理学,电子教案,静电场中的导体和电介质,第7章,第1节静电场与导体的相互作用,一、导体的静电平衡条件,将导体放入外电场中，在导体的两端出现等量异号的感应电荷。,将导体放入外电场中，导体内的自由电子将在外电场力的作用下，作定向漂移运动，引起导体内的电荷重新分布，在导体的两端出现等量异号的感应电荷。这种现象称为静电感应。,导体达到静电平衡状态：,导体处于静电平衡状态的特征是电荷的宏观运动完全停止。,导体内部的场强处处为零。,导体表面附近的场强方向处处与表面垂直。,静电平衡条件,1、导体是等势体，导体表面是等势面。,2、导体内部处处没有未被抵消的净电荷，净电荷只能分布在导体的表面上。,3、导体外表面附近处的场强大小与导体表面在该处的面电荷密度的关系为,二、处于静电平衡状态的导体的性质,等势体,导体内,导体表面,1）实心导体,2）腔内没有电荷的空腔导体,电荷只能分布在导体的表面上。,空腔内表面无电荷，电荷只能分布在外表面上。,3）腔内有电荷q1的空腔导体,未引入q1时,放入q1后,若设空腔导体带电q2，则空腔内表面带电q1，外表面带电q1+q2,表面附近作足够小的圆柱形高斯面,尖端放电,尖端场强特别强，足以使周围空气分子电离而使空气被击穿，导致“尖端放电”。,三、静电屏蔽,接地封闭导体壳（或金属丝网）外部的场不受壳内电荷的影响。,封闭导体壳（不论接地与否）内部的电场不受外电场的影响；,电荷分布,四、有导体存在时场强和电势的计算,例2.已知R1R2R3qQ,求电荷及场强分布；球心的电势,如用导线连接A、B，再作计算,解:,由高斯定理得,电荷分布,场强分布,球心的电势,球壳外表面带电,用导线连接A、B，再作计算,练习已知:两金属板带电分别为q1、q2求：1、2、3、4,有极分子：无外电场作用时,分子正负电荷中心不重合,无极分子：无外电场作用时,分子正负电荷中心重合,甲烷分子,水分子,分子电偶极矩,第2节静电场与电介质的相互作用,一、电介质的极化,1、无极分子的位移极化,极化电荷,极化电荷,2.有极分子的转向极化,转向外电场,二、有电介质时的高斯定理,1、电位移矢量,电位移通量：,2、有介质时高斯定理,通过任意闭合曲面的电位移通量，等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。,设一平行板电容器，极板上的自由电荷面密度分别为。极板间充满了相对电容率为的电介质。,解：（1）应用高斯定理,（2）导体球的电势,第3节电容电容器,一、孤立导体的电容,孤立导体：附近没有其他导体和带电体,例：孤立导体球的电容C=40R,电容使导体升高单位电势所需的电量。,定义：,二、电容器的电容,定义：,1、平行板电容器,已知：S、d、0,2、球形电容器,已知,讨论,孤立导体的电容,3、圆柱形电容器,已知：,（3）根据电容定义，求C。,计算电容的方法及步骤：,（1）设两极板带电+q，-q，用高斯定理求场强分布。,（2）由，求。,第4节电场的能量,一、电容器储存的能量,外力做功,电容器的电能,二、电场的能量,电场能量体密度单位体积中的电场所储存的能量,1、对平行板电容器,对任一电场，电场强度非均匀,2、电场能