第二章静电场中的导体
69页1、 第二章第二章 静电场中的导体静电场中的导体 2 1 静电场中的导体 2 3 电容器及其的电容 2 2 封闭金属腔内外的静电场 2 4 带电体系的静电能 2 静电感应仪器(自学)教学要求1.掌握导体静电平衡条件,分析带电导体的静电场中的电荷分布 ;求解有导体存在时场强与电势分布;2. 理解电容的定义,能计算简单形状电容器的电容;一、静电感应1. 静电场与导体的相互作用2.1 静电场中的导体、物质的电结构 单个原子的电结构 内层电子价电子原子内部壳 层的电子受外层电 子的屏蔽一般都填满了 每一个壳层在原子中结合得比较紧填充在最外层的电子与核的结合较弱,容易摆脱原子核的 束缚称为价电子自由电子 、导体、绝缘体和半导体、静电感应现象虽然所有固体都包含大量电子,但导电性能差异很大 导体中存在着大量的自由电子 。导体中电子数密度很大, 约为1022个/cm3 绝缘体 :基本上没有参与导电的自由电子 半导体中自由电子数密度较小,约为 10121019个/cm3 物质中的电荷 在电场的作用 下重新分布场分布互相影响场分布、 互相制约 达到某种新的平衡 静电感应现象是场与物质的相互作用问题 力学:只涉
2、及物质的机械性质,对其本身研究甚少。 电磁学:较多地讨论场,而对物质本身的电磁性质也涉及得 很少。 物质与场是物质存在的两种形式二、静电平衡:导体内部及表面均无电荷定向运动,导体上电荷 及空间电场分布达到稳定.空间电场:静电平衡条件:+ + +导体内各点电势相等等势体(1)导体为等势体(2)导体表面为等势面要计算静电平衡时的电场分布,首先要知道其电荷分布.+ +S思考:设带电导体表面某点电荷密度为 ,外侧附近场强 ,现将 另一带电体移近,该点场强是否变化?公式 是否仍成立?导体表面 变化,外侧附近场强 变化,而 仍然成立 。 例 电荷面密度为 的无限大均匀带电平面两侧(或有限大均匀带 电面两侧紧邻处)的场强为 /(2e0);静电平衡的导体表面某 处面电荷密度为 ,在表面外紧邻处的场强为 /e0。为什么 前者比后者小一半?解:导体表面某处的面元 dS 处的面电荷密 度为 ,它在其两侧紧邻处的场强为 E1 = E2 = /(2e0 )。导体dS 除 dS 外,导体表面其它电荷在 dS 内侧紧邻 处的场强为 E3,在外侧紧邻处的场强为 E4。因为两个紧邻处相对于其它表面可看成一个 点,故 E
3、3 = E4。由场强叠加原理和静电平衡条件得 E内= E1 E3 = 0,所以 E1 = E2 = E3 = E4 。因此由场强叠加原理得导体表面外紧邻处的场强E外= E2 + E4 = 2E2 = /e0。是除 上的电荷以外,其余电荷在面 元处的P点所产生的电场。而导体达到 静电平衡时:三、带电导体所受的静电力 在导体表面任取一面元 ,其上面电荷密度为 。因为 取得 很小,可以把它视为点电荷,所以面元所受的静电力为:(1)对图中的P1点, 为:上的电荷在P1点所产生的场强: (P、P1点无限接近 表面,故视 为无限大平面)为:除 上的电荷以外其余电荷(导体上其它部分)在 P1点所产生的场强。在所取面元 附近取两点P、P1,则根据迭加原理,有:(2)对于图中的P点: 讨论方法类似于上: A. 上的电荷在P点产生的场强 : (因P点 无限接近表面,仍把 看成无限大平面) 、 均垂直于导体表面。 也必垂直于导体表面(由以上等式) 三矢量 、 、 平行共线故 故 :故:单位面元所受的力为:B.除 外的电荷在P点产生的场强则带电导体外表面电荷分布规律曲率大处(尖、凸),电荷面密度大. 曲率小处
《第二章静电场中的导体》由会员宝路分享,可在线阅读,更多相关《第二章静电场中的导体》请在金锄头文库上搜索。
一种高炉喷煤喷吹罐底部硫化装置密封改造
谈谈公文写作的两个关键问题
大学生职业生涯规划之课件【P33】
2018高考物理(新课标)一轮复习讲解第六章机械能第3讲机械能守恒定律及其应用
两学一做四个合格做合格党员PPT课件
软件体系结构-作业2017-3
嵌入式Linux操作系统第2章-1
售前交流技巧和经验
《民主选举:投出理性一票》课件(新人教版必修2)1
路面工程施工与检测单元一沥青混合料路面基础知识
有机反应机理(2013年1月21日)
武汉枫叶学校4BC分级考试说明
思想品德《友好交往礼为先》课件(人教新课标八年级上)
青开八中教师草根讲坛张所治
医患关系紧张的主要原因
【南昌银沙湾农庄】项目介绍
苏教版六年级语文8《三打白骨精》
高三第二阶段历史复习要略(周崴)
语言表达准确生动得体
2017语文S版语文一年级下册识字4《拍手歌》课件3
2024-04-11 25页
2024-04-11 37页
2024-04-11 28页
2024-04-11 31页
2024-04-11 36页
2024-04-11 29页
2024-04-11 22页
2024-04-11 27页
2024-04-11 34页
2024-04-11 32页