大学物理学教程（第二版）下册：10-1 静电场中的导体

1、第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 一一 静电平衡条件静电平衡条件 感应电荷感应电荷 电场与外电场电场与外电场 叠加使导体内叠加使导体内 电场为零，电电场为零，电 子不再定向运子不再定向运 动动. 导体球外电场为外电场和感应电荷电场的叠加导体球外电场为外电场和感应电荷电场的叠加. 第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 + + + + 0 E 外电场

2、中的导体平板外电场中的导体平板 第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 0 0 EEE 0 E + + + + + + + + E 0 E 0E 导体内电场强度导体内电场强度外电场强度外电场强度感应电荷电场强度感应电荷电场强度 第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 + + + + + + 导体是等势体导体是等势体 n e t e 静电平衡条件静电平衡条

3、件 （1 1）导体内部任何一点处的电场强度为零；）导体内部任何一点处的电场强度为零； （2 2）导体表面处的电场强度的方向）导体表面处的电场强度的方向, ,都与导体表面垂直都与导体表面垂直. . E l d 导体表面是等势面导体表面是等势面 0d lEU 导体内部电势相等导体内部电势相等 0d AB AB lEU lE d A B 第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 二二 静电平衡时导体上电荷的分布静电平衡时导体上电荷的分布 + + + + + + + + + + 结论

4、结论 导体内部无电荷导体内部无电荷 0 0d q SE S 00d i S qSE， 0E 1实心导体实心导体 2 2有空腔导体有空腔导体 0 q S 空腔内无电荷空腔内无电荷 S电荷分布在表面上电荷分布在表面上 问问 内表面上有电荷吗内表面上有电荷吗？ 第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 0d lEU AB AB 若内表面带电若内表面带电 所以内表面所以内表面不不带电带电 S + +- - AB 结论结论 电荷分布在外表面上（内表面无电荷）电荷分布在外表面上（内表面无

5、电荷） + + + + + + + + + 矛盾矛盾 0d i S qSE， 导体是等势体导体是等势体 0d lEU AB AB 第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 q 空腔内有电荷空腔内有电荷 q 2 S 00d 1 i S qSE， qq 内 qQ 1 S 电荷分布在表面上电荷分布在表面上 问问 内表面上有电荷吗内表面上有电荷吗？ 00d 2 i S qSE， 结论结论 当空腔内有电荷当空腔内有电荷 时时, 内表面因静电感应内表面因静电感应 出现等值异号的电荷出现等

6、值异号的电荷 ，外表面增加感应电荷外表面增加感应电荷 . （电荷守恒）（电荷守恒） q q q 第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 + + + + + + + + + + + E 为表面电荷面密度为表面电荷面密度 作钱币形高斯面作钱币形高斯面 S S 3 3导体表面电场强度与电荷面密度的关系导体表面电场强度与电荷面密度的关系 0 d S SE S 0 S SE 0 E 表面电场强度的大表面电场强度的大 小与该表面电荷面密度小与该表面电荷面密度 成正比成正比 0E 第十章

7、第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 + + + + + + + 注意注意 导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关. . 4导体表面电荷分布导体表面电荷分布 EE;, 0 E 第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 带电导体尖端附近电场最强带电导体尖端附近电场最强 带电导体尖端附近的电场特带电导体尖端附近的电场特

8、 别大，可使尖端附近的空气发生别大，可使尖端附近的空气发生 电离而成为导体产生放电现象，电离而成为导体产生放电现象， 即即尖端放电尖端放电 . 尖端放电会损耗电能尖端放电会损耗电能, 还会干扰精密测量和对通还会干扰精密测量和对通 信产生信产生危害危害 . 然而尖端放电也有很广泛的然而尖端放电也有很广泛的应用应用 . 尖端放电现象尖端放电现象 E 尖端放电现象的尖端放电现象的利利与与弊弊 第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 避雷针避雷针 第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场中的导体 三三 静电屏蔽静电屏蔽 1 1屏蔽外电场屏蔽外电场 E 外电场外电场 空腔导体可以屏蔽外电场空腔导体可以屏蔽外电场, , 使空腔内物体不受外电使空腔内物体不受外电 场影响场影响. .这时这时, ,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等. . E 空腔导体屏蔽外电场空腔导体屏蔽外电场 第十章第十章 静电场中的导体与电介质静电场中的导体与电介质 物理学教程物理学教程 （第二版）（第二版） 10 - 1 10 - 1 静电场中的导体静电场