10.4导体的静电平衡ppt课件.ppt

1 一、导体的静电平衡条件一、导体的静电平衡条件 实际金属导体，自由电子，静电感应实际金属导体，自由电子，静电感应 1. 静电平衡静电平衡 导体内部和表面无自由电荷的定向移动导体内部和表面无自由电荷的定向移动 ——导体处于静电平衡状态导体处于静电平衡状态 2. 导体静电平衡导体静电平衡E内内= 0E表表电荷分布：导体内部电荷为零，表面各处的电荷密度与该电荷分布：导体内部电荷为零，表面各处的电荷密度与该处的电场强度成正比处的电场强度成正比电场分布：电场分布：.2 E内内=0，， E表面表面  表面表面E0二、静电平衡的形成二、静电平衡的形成+++++EE＝＝0静电平衡的条件静电平衡的条件：：导体内部导体内部 E E内内=0=0，， E E表面表面  表面导体成为等势体，表面成为等势面导体成为等势体，表面成为等势面.3静电平衡时导体上的电荷分布规律静电平衡时导体上的电荷分布规律一一. .导体静电平衡时电荷分布在表面导体静电平衡时电荷分布在表面静电平衡导体的内部处处不带电静电平衡导体的内部处处不带电证明：在导体内任取体积元证明：在导体内任取体积元1.实心导体实心导体  内内=0S  S 是任意的是任意的则必有则必有  内内 = 0。

dV由高斯定理由高斯定理令令S→ 0，，.42. 有空腔且空腔中无电荷有空腔且空腔中无电荷, 证明电荷只分布在外表面证明电荷只分布在外表面在导体中包围空腔选取高斯面在导体中包围空腔选取高斯面S ，， 外外S内内S 内内= 0E内内= 0若若 内内   0，则，则 内内必有正负必有正负 E线从正电荷到负电荷线从正电荷到负电荷与导体静电平衡矛盾与导体静电平衡矛盾只能只能  内内 =0=0，，.5 外外q内表内表E 内内q   0   0 外外可不为可不为0 =-qS3.导体导体空腔且空腔中有电荷空腔且空腔中有电荷 则在内外表面都有电荷分布，内表面电荷与则在内外表面都有电荷分布，内表面电荷与 q 等值异号等值异号在导体中包围空腔选取高斯面在导体中包围空腔选取高斯面S ，，在导体外包围空腔选取高斯面在导体外包围空腔选取高斯面S ，且导体不接，且导体不接地地.6 P P 是导体外紧靠导体表面的一点是导体外紧靠导体表面的一点, ,二、静电平衡导体表面附近的电场强度与导体表面电荷的关系二、静电平衡导体表面附近的电场强度与导体表面电荷的关系根据高斯定理根据高斯定理: :设导体表面某处电荷面密度为设导体表面某处电荷面密度为该处的电场强度为该处的电场强度为导体导体导体表面导体表面侧面侧面外法线方向外法线方向 是小柱体内电荷的贡献还是导体表是小柱体内电荷的贡献还是导体表面全部电荷面全部电荷的贡献？的贡献？思考思考.7+++++++++++++++++++孤立孤立导体导体导导体体球球孤孤立立带带电电四、四、 静电屏蔽静电屏蔽( (腔内、腔外的场互不影响腔内、腔外的场互不影响) )腔内腔内腔外腔外内表面内表面外表面外表面导体导体由实验可得以下定性的结论：由实验可得以下定性的结论： ABC三、处于静电平衡的孤立带电导体电荷分布三、处于静电平衡的孤立带电导体电荷分布 在表面凸出的尖锐部分在表面凸出的尖锐部分(曲率是正值且较大曲率是正值且较大)电荷面密度较大；在比较电荷面密度较大；在比较平坦部分平坦部分(曲率较小曲率较小)电荷面密度较小；在表面凹进部分带电面密度最电荷面密度较小；在表面凹进部分带电面密度最小小.8尖端放电：尖端放电： 带电的尖端电场强，使附近的空气电离，产生放电。

带电的尖端电场强，使附近的空气电离，产生放电.9q外外封闭封闭导体导体壳壳S内内（无限靠（无限靠近内壁）近内壁）导体壳与静电屏蔽导体壳与静电屏蔽 理论上需说明的问题是：理论上需说明的问题是：1)腔内、外表面电荷分布特征腔内、外表面电荷分布特征2)腔内、腔外空间电场特征腔内、腔外空间电场特征一、腔内无带电体时场的特征一、腔内无带电体时场的特征结论：内表面处处没有电荷结论：内表面处处没有电荷腔内无电场腔内无电场即即或说或说 腔内电势处处相等腔内电势处处相等 腔内无带电体时腔内无带电体时 内表面处处没有电荷内表面处处没有电荷 腔内无电场腔内无电场说明：腔内的场与腔外说明：腔内的场与腔外(包括壳的外表面包括壳的外表面)的电量及分布无关的电量及分布无关.10q外外封闭封闭导体导体壳壳S内内（无限靠（无限靠近内壁）近内壁）q内内二、腔内有带电体时场的特征二、腔内有带电体时场的特征电量分布电量分布腔内的电场腔内的电场1)与电量与电量q 有关有关2)只与几何因素只与几何因素(腔内带电体、腔内表面形腔内带电体、腔内表面形状）介质有关状）介质有关三、静电屏蔽的装置三、静电屏蔽的装置---接地导体壳接地导体壳静电屏蔽：静电屏蔽：——腔内、腔外的场互不影响腔内、腔外的场互不影响腔内场腔内场只与内部带电量及内部几何条件及介质有关只与内部带电量及内部几何条件及介质有关腔外场腔外场只由外部带电量和外部几何条件及介质决定只由外部带电量和外部几何条件及介质决定思考：不接地行吗？思考：不接地行吗？.111. 静电平衡的条件静电平衡的条件 2. 基本性质方程基本性质方程3. 电荷守恒定律电荷守恒定律求：导体板两表面的面电荷密度。

求：导体板两表面的面电荷密度 平行放置一大的不带电导体平板平行放置一大的不带电导体平板例例1 面电荷密度为面电荷密度为 0 的均匀带电大平板旁，的均匀带电大平板旁， 0.12 解解设导体电荷密度为设导体电荷密度为   1、、  2 ，，电荷守恒：电荷守恒：导体内场强为零：导体内场强为零：　　 1 +  2 = 0E0 +E1‐‐E2 = 0 0 1 2E２２ E１１ E0下面结果哪个正确下面结果哪个正确? ?若导体板接地，若导体板接地，思考思考0（（A））0（（B））0（（C））。