石油大学(华东)大物13章导体和电介质 PPT.ppt

1、第十三章静电场的导体和电介质，本章主要研究：1。导体和电介质存在时的电场分布。电容器及其电容。电场能量，131静电场中的导体，导体：带有大量可自由移动电荷的物体。1.静电感应现象静电场中导体两侧出现正负电荷的现象称为静电感应现象。产生的电荷称为感应电荷。2.静电天平：的导体(包括导体的内部和表面)中没有电荷宏观移动。这种状态称为静电平衡状态。动画演示1，1，静电平衡条件，3。静电平衡条件：如果表面的场强不平行于表面的法线方向，电荷可以沿着表面移动。如果两点和积分路径在导体表面上，4。推断：(1)静电平衡中的导体是一个等电位体。(2)该表面是等电位面。1.导体中没有净电荷。当带电体是固体时，电荷

2、只能分布在导体表面，导体中没有净电荷。因为只有q=0。2。空腔中没有其他带电体的空腔导体(第一种空腔)。此时，通过高斯定理可以很容易地得出空腔内表面没有净电荷的结论。证明：与定律相反，矛盾，如图所示，与导体是等电位体有矛盾。3。表面电荷密度和场强证明相反：如果有，孤立导体的电荷在曲率大的地方密度高，在曲率小的地方密度低。3.孤立导体形状对电荷分布、尖端放电的影响，值得指出的是，所有电荷都是由产生的，而不仅仅是由。两个球体的电势等于：所以导体内部没有电荷，电荷只能分布在导体表面；导体是等电位体，导体的表面是等电位面。(4)孤立导体的电荷分布在导体表面，曲率大的密度高，曲率小的密度低。例1两个无限

3、长的带电扁平导体。试图证明在：(1)的相反两侧，面电荷密度大小相等，符号相反；(2)在相对的两边，表面电荷密度大小相等，符号相同，所以两个公式相加，两个公式相减，然后，可以用电荷守恒定律求解，就可以得到：即：并讨论：(1)如果qA=qB，键综合运用了： (1)静电平衡条件(2)场强叠加原理(3)电荷守恒定律和4。具有由导体腔封闭的腔的导体壳被称为腔导体；导体外壳中没有带电体，称为第一类空腔导体；壳中的带电体称为第二种空腔导体。性质：当空腔中没有电荷时，处于静态平衡状态的导体壳内表面上没有电荷，电荷只能分布在外表面上；空腔内没有电场，空腔为等电位体，空腔表面为等电位面。屏蔽导体外壳中封闭的区域不

4、受外部电场的影响。空腔中的零电场是外部电荷和表面电荷相互作用的结果。1、第一种空腔导体，2、第二种空腔导体，当空腔中有带电体时，高斯平面可以夹在导体外壳的内外表面之间。(1)当Q在腔内运动时，内表面电荷分布发生变化；(2)q变化，-q变化，Q变化，以及外部磁场变化。外部磁场改变q，但分布改变，内部磁场保持不变。这被称为第二类导体腔的屏蔽效应。内表面的电荷等于内部带电体的电荷。(3)如果第二类导体的空腔接地，空腔外的电场可以消除。接地有两个功能：保持与地电位相等；通过接地线与大地交换电荷。注意f1.导体腔内的电场(无论是否接地)不受腔外电荷的影响；5.屏蔽屏，3。用途：(1)防止干扰(仪器屏蔽罩

5、和精密测量屏蔽室)(2)高压带电作业人员的屏蔽服(全压力服)。1。屏蔽和均压。分流，2。接地导体腔外的电场不受内部电荷的影响，内部电荷是导体腔的静电屏蔽效应。实例2接地的无限厚导体板的一侧具有垂直于导体板放置的半无限均匀带电直线，带电直线的一端与导体板分开d，带电直线上的线性电荷密度已知为。计算板表面垂直脚点o处感应电荷的表面密度。通过求解：建立坐标系。假设0点的电荷面密度是0点的场强，键导体中的场强处处为零。例3:半径为R1的金属球接地，球外有一个内外半径为R2和R3的同心导体球壳，球壳上充有q。当球壳远离地面时，球壳内外表面的电荷是多少？球壳外表面电荷分布均匀，内球带负电荷。那么q可以从外

6、球壳和内球壳之间的电位差等于外球壳和无穷大之间的电位差得到。解决方案是：从这个问题可以看出，接地导体并不总是不带电荷的。应该根据静态平衡条件来判断。例4:一个半径为R的隔离金属球接地，在距离球中心距离为D的地方有一点电荷，博士计算球上的感应电荷。根据势叠加原理，球中心的势等于点电荷产生的势和球上点电荷产生的势的代数和。球中心点电荷产生的势为0，所以点电荷产生的势为33，360。解决方法：由于金属球是一个处于静电平衡的等电位体，并与地面相连，即U=0，球中心的电位也等于键：接地导体的电位处处为零，Q的大小与Q、D和r有关。例53360证明了带电导体表面单位面积上的电场力为，这证明了当表面元素dS

7、取在导体表面上时，电荷的面积密度为。除了dS上的电荷之外，P点上其他电荷产生的场强是E2，因此P点上的总场强是导体表面上的所有电荷。此时小表面元dS上的电荷产生的场强E1可以由无限带电平面的场强公式计算，即在静电平衡条件下，导体内部的场强为零，也就是说，因为点P靠近dS，所以除dS以外的其他表面上的电荷产生的场强也为：那么表面元dS上的电场力为，单位面积上的电场力为：小节点为：1.导体的静电平衡条件为：导体为等电位体，导体表面为等电位面。2.静电平衡导体上的电荷分布为：(1)内部：q=0，(2)表面：=0e，(3)隔离导体：具有大曲率，以及3。治疗问题基于：4.静电屏蔽(两种腔体)，思考和讨论问题：1。如果电导体条上某一点附近的电荷表面密度为，那么该点外侧附近的场强为E=/0，如果另一个带电体移动得更近，场强会改变吗，公式E=/0是否仍然成立？如果一个带电物体靠近导体壳，导体腔中仅由带电物体产生的