18静电场中导体(2008).ppt

1、本章和下章讨论：,第四章 静电场中的导体,一.导体的静电感应和静电平衡：,介于上述两者之间.,也称电介质;,电场与物质的相互作用,1.导体：,2.绝缘体：,3.半导体:,E=0,如果不满足上述条件会怎样？,导体在电场作用下电荷重新分布的现象。,导体内部和表面都没有电荷定向移动的状态。,导体静电平衡的条件：,导体内部,导体表面处 表面,静电感应：,静电平衡：,（过程弛豫时间：,思考：,整个导体是等势体;,导体表面是等势面。,在导体上任取两点A和B:,证:,导体内任何两点：,2.导体内E=0是外电场和感应电荷产生电场叠加的结果。,注意：,1.感应电荷同样会产生电场;,导体表面任何两点：,均匀电场中

2、导体达到静电平衡时的电场分布,二.静电平衡时导体上电荷的分布,.电荷只分布在表面上,在导体内任取一个高斯面S,由高斯定律：,= 0,证明：,大小任取，,位置可任取.,结论：,表面上的电荷,可以是感应电荷,也可以 是导体自身带的电荷,也可以兼而有之。,静电平衡时导体上电荷只分布在表面上。,可取无限小；,注意：,例1:一块“无限大”金属板,带电荷，,求：静电平衡时电荷如何分布。,解：,为使,电荷分布如图,例2：“无限大”的带电平面的场中平行放置一“无限大”中性金属平板.,求：静电平衡时金属板两表面电荷面密度,设金属板面电荷密度,解:,中性金属平板：,例3:两块“无限大”金属板, 分别带电QA和QB

3、,解:,由电荷守恒定律:,求:静电平衡时两板各表面上的电荷面密度.,由导体静电平衡条件：,(1),(2),(3),(4),联立(1)、(2)、(3)、(4)式解出:,“无限大”平行带电金属板，静电平衡时，相对的面带等量异号电荷，相背的面带等量同号电荷。,规律：,(1)若,讨论:,(3)若,（平行板电容器带电即属此情况）,2.导体表面的面电荷密度与该处场强关系,q=S,由高斯定律:,此场强是所有电荷产生的,而不单是由该表面处的电荷所产生。,注意：,所有电荷对该表面处场强的影响怎样体现？,思考：,3.孤立导体表面处电荷分布规律,相距很远的两导体球,用导线连接.,特例：,曲率大（曲率半径小，即尖锐处

4、）处，面电荷密度较大。,尖端放电：,尖端处 大,强，,空气电离。,500kv输电线：,电晕,避雷针：,一般：,三.空腔导体的电荷和电场分布,1.腔内无电荷,结论：,在导体内任取一个高斯面S,由高斯定律：,内表面不带电荷；,内表面带等量异号电荷.,若空腔内表面带等值异号电荷：,导体不是等势体！,(2)此结论无论是导体自身带电、在外电场中的感应电荷、还是兼而有之，均适用。,注意：,(1) 导体及腔内E=0是外电场与外表面电荷所产生电场的叠加的结果。,S,2.腔内有电荷,在导体内，任取一个高斯面S,内表面带等量异号电荷.,结论：,(1)若腔内有电荷Q，导体壳带电量Q0腔内表面带-Q，外表面带Q+Q0,(2)电场线不穿出导体壳，对外表面电荷分布无影响；,(3)腔外电场仅受外表面电荷及腔外电荷影响；,(4)如果空腔导体接地，外表面不带电荷，腔外无电场。,高压带电作业,屏蔽线,屏蔽罩,屏蔽服,一个接地的的导体空腔既可以使外电场不影响腔内空间，也可以使腔内电荷的电场不影响腔外空间。,静电屏蔽：,解:,(1),(1)求两导体的电势差;,(2)求球壳的电势;,电荷分布情况,(3)若将AB用导线连接,求两导体电势差及壳的电势;,(4)若将壳接地,再求两导体电势差及壳的电势.,(