第3章静电场中的导体

1、电荷是能量的携带者。电荷是能量的携带者。 我们的工作：从电容器具我们的工作：从电容器具 有能量，静电系统具有能有能量，静电系统具有能 量做形式上的推演来说明量做形式上的推演来说明 电场的能量。电场的能量。 9.4 静电场的能量静电场的能量 两种观点：两种观点： 电场是能量的携带者电场是能量的携带者近距观点。近距观点。 这在静电场中难以有令人信服的理由，在电这在静电场中难以有令人信服的理由，在电 磁波的传播中，如通讯工程中能充分说明场才是磁波的传播中，如通讯工程中能充分说明场才是 能量的携带者。能量的携带者。 R。

2、1,第六讲,电容 电容器静电场能量 & 习题,2,第四节 电容器、电容,电容电容器及其电容电容器电容的计算电容的串并联,3,导体的一个重要应用储存电荷,一个大小与形状一定的导体在给定电势下能储存多少电荷？,导体球表面处的电势为：,描写导体电势与储存电荷之间关系的物理量。,电容,4,一个带有电荷为Q 的孤立导体,其电势为U(无穷远处为电势零点)则有:,电容的单位:法拉(F ),注意：C 的值只与导体的形状，大小及周围的环境所决定，而与其带电量的多少无关。,一、孤立导体的电容,单位：,5,例 孤立导体球的电容,由定义,地球,6,二、电容器的电容,1。

3、9.3 静电场中的电介质静电场中的电介质 H2O . . . O H H + HCl . . P + H Cl CH4 C H H H H 无极分子无极分子（Nonpolar moleculeNonpolar molecule） 分子正负电荷中心重合，分子正负电荷中心重合，在无外场作在无外场作 用下整个分子用下整个分子无电矩无电矩。 电介质的分子：电介质的分子： 一、电介质的极化一、电介质的极化 (dielectric polarization) 1 1、电介质电介质是由大量电中性的分子组成的绝缘体是由大量电中性的分子组成的绝缘体 CH4 C H H H H C H + H + H + H + 甲烷分子甲烷分子 正负电荷正负电荷 中心重合中心重合 正。

4、7-1 静电场中的导体,7-3 电介质的极化,7-4 电介质中的电场 有电介质时的 高斯定理 电位移,7-5 电场的能量,7-2 电容器 电容器的并联和串联,第七章 静电场中的导体和电介质,1.掌握导体静电平衡条件，能用该条件分析带电导体在静电场中的电荷分布；求解有导体存在时场强与电势的分布问题； 2.了解电介质的极化机理，了解电位移矢量的物理意义及有电介质时的高斯定理； 3.理解电容的定义。

5、第八章 静电场中的导体和电介质,本章研究电场和导体、电介质的相互作用,8.1 静电场中的导体（金属导体）,8.1.1、 导体静电平衡的条件,物质按电学性质分类 ,导体 、绝缘体 (电介质 ) 、 半导体,1. 静电感应现象:,导体在外电场中其自由电荷重布的现象.,2. 静电平衡特征：,导体内部及表面没有电子的宏观移动.,导体的静电感应过程,无外电场时,导体的静电感应过程,加上外电场后,E,外,导体的静电感应过程,加上外电场后,E,外,+,导体的静电感应过程,加上外电场后,E,外,+,+,导体的静电感应过程,加上外电场后,E,外,+,+,+,导体的静电感应过程,加上外。

6、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。

7、第七章静电场中的导体、电介质 一、选择题：d1. 已知厚度为d的无限大带电导体平板，两表面上电荷均匀分布，电荷面密度均为，如图所示，则板外两侧的电场强度的大小为： （A）E= （B）E= （C）E= （D）E=2. 两个同心薄金属体，半径分别为R1和R2（R2R1），若分别带上电量为q1和q2的电荷，则两者的电势分别为U1和U2（选无穷远处为电势零点），现用导线将两球壳相连接，则它们的电势为 （A）U1 （B）U2 （C）U1+U2 （D）（U1+U2） ABC3.如图所示，一封闭的导体壳A内有两个导体B和C，A、C不带电，B带正电，则A、B、C三导体的电势UA、UB、UC的大。

8、第四章 静电场中的导体1将实物按电特性划分：导体 半导体 绝缘体 非导体带电体 电荷体密度导体带电体 所带电荷在带电体上不能自由移动 所带电荷在带电体上可以自由移动 电荷体密度，电荷只能分布在表面 （ 静 电 平 衡 状 态 时）动画2当外电场和导体上重新分布的电荷所产生的 电场对自由电荷的作用相互抵消，导体中宏观 的电荷运动停止，电荷又达到新的平衡分布， 这种状态称为静电平衡。一、静电感应(Electrostatic Induction)当导体受到外电场作用时，不论导体原来 是否带电，导体中的运动电荷，在外电场力 的作用下，将相对于晶体点阵。

9、静电场中的 导体和电介质,导体 电介质 1.导体 存在大量的可自由移动的电荷 conductor 第一类:金属导体 第二类:酸碱盐溶液 2.绝缘体 理论上认为一个自由移动的电荷也没有 也称 电介质 dielectric 3.半导体 介于上述两者之间 semiconductor,（本章讨论金属导体、电介质和场的相互作用）,一、静电平衡,将B放入A的场中，经静电感应过程B达到静电平衡状态,1 静电场中的导体,导体内部和表面都没有 电荷定向移动的状态。,静电平衡状态:,静电平衡条件:,电势：静电平衡的导体是个等势体，表面是等势面,二、静电平衡的导体上的电荷分布,1、体内处处。

10、题文：第2章 静电场中和导体第2章 静电场中的导体2.1 选择题21001 无限大平板电容器的两极板A、B带等量异号电荷，现将第三个不带电的导体板C插入A、B之间，则：A.电容增加，电压增加； B.电容减少，电压减少；C.电容增加，电压减少； D.电容减少，电压增加。21002 如题图21002所示，一个闭合的导体空腔，假设导体有无限大电导率，导体空腔本身不带电，空腔内有一电荷Qi及观察者A，导体外有一电荷Q0及观察者B，下述的哪一条陈述最精确地描述了不同观察者观察的结果?A.A观察者只观察到Qi的场，B观察者只观察到Q0的场；B.A观察者观察到Qi和Q0。

11、二、 电容器(capacitor),1、电容(capacity)导体容电能力大小的物理量,定义：,升高单位电压所需的电量为该导体的电容。,求电容值的三步曲：1）设q、-q2）求U AB3）C=q/ U AB,2、电容器(capacitor),2 ）圆柱形电容器（同轴电缆）：,两个长为 L 的圆柱体，圆柱面上带有等量异号的电荷，其间距离 R2R1L，线电荷密度为 e 。,3）球形电容器：,两个同心的金属球壳带有等量异号电荷q 0,特别是当,当电容器的耐压能力不被满足时，常用电容器的串并联来改善电容器的性能。,电容器的性能指标： 400pf 50V耐压值该电容器允许承受的最高电压,如串联可提。

12、第二章 静电场中的导体和电介质 一 静电场中的导体 导体内有大量的自由电荷 在电场的作用下 导体表面出现感应电荷 导体内部无宏观电荷的定向移动 导体处在静电平衡状态 静电平衡条件 导体内部场强为0 导体内部的场 1 静电平衡时导体为等势体 导体表面为等势面 证明 在导体内任取两点 电势差为 静电平衡时E 0 导体为等势体 导体表面为等势面 2 静电平衡时导体以外靠近其表面地方的场强处处与表面垂直。

13、静电场中的导体和电介质,第二章,在电场的作用下，物质中的电荷分布会发生变化，而这种变化了的电荷分布又会反过来影响电场的分布。电荷分布和电场分布的相互影响相互制约，使它们最后达到一种平衡分布。这里我们不讨论这种复杂的具体过程，而是假定这种过程已经达到，从平衡条件出发，应用静电场的普遍规律讨论静电场与物质的相互作用的规律。,2.1 导体和电介质,从物质电结构的理论来看，任何物体都有可能带电。当物体的。

14、第 1 页第一章 静电场 第 4 节 电场中的导体【教学目标】1.知识与技能（1）了解静电平衡状态，能应用场强叠加的原理解释静电平衡状态。（2）了解静电屏蔽现象及其应用（3）通过观察演示实验及对实验现象的分析，引导学生运用所学知识进行分析推理，培养学生分析推理能力2.过程与方法：进一步理解比值定义法3.情感态度价值观：培养学以致用的观念【教学重点】静电场中静电平衡状态下导体的特性，即其电荷分布、电场分布等【教学难点】运用电场有关知识，分析、推理出实验现象的成因【教学方法】实验探究，讨论，讲授【课时安排】2 课时【教。

15、第四章 静电场中的导体,Conductors in Electrostatic Field,本章主要内容,4-1 导体的静电平衡条件 4-2 静电平衡导体上的电荷分布 4-3 静电平衡导体的应用 4-4 有导体时静电场分布的计算 4-5 电容和电容器,第四章 静电场中的导体,第四章 静电场中的导体,实际中，电荷总是分布在实物物体上的，电场中也往往存在各种物体。 导体存在时电场的性质？ 通常按导电能。

16、9.1 9.1 静电场中的导体静电场中的导体 导电性物质的分类：导电性物质的分类： 金属导电模型金属导电模型 原子核构成导体框架，自由电子原子核构成导体框架，自由电子 充满整个导体。导体呈电中性充满整个导体。导体呈电中性 自由电子自由电子 一、静电场中的导体一、静电场中的导体 导体导体: : 存在大量的可自由移动的电荷存在大量的可自由移动的电荷 绝缘体绝缘体: : 没有自由移动的电荷，也称没有自由移动的电荷，也称电介质电介质 半导体半导体: : 介于上述两者之间介于上述两者之间 超导体：超导体：电阻趋于零电阻趋于零 2.静电平。

17、1,第三章 静电场中的导体,2,工人正在带电检修高压输电线路。,3,本章目录,导体的静电平衡条件 处于静电平衡下导体电荷的分布 静电屏蔽 静电的应用,4,教学要求,了解导体的内部结构，掌握导体的静电感应现象及其静电平衡条件； 运用静电平衡条件分析导体在静电场中的电荷、场强、电势的分布问题； 掌握静电屏蔽的原理及其应用； 了解静电在生产生活中的其他应用。,5,物质按照电学性质分类： 导体、半导体、电介质（绝缘体） 1)导体(conductorkndkt ) 导电能力极强的物体 (存在大量可自由移动的电荷，其中金属导体的自由电荷是自由电子) 2)绝。

18、8-1 当一个带电导体达到静电平衡时, 下列陈述正确的是 （ C ）,(A) 表面上电荷密度较大处电势较高,(B) 表面曲率较大处电势较高,(C) 导体内部的电势比导体表面的电势高,(D) 导体内任一点与其表面上任一点的电势相等,8-2 一任意形状的带电导体，其面电荷密度分布为 ， 则在导体表面外附近任意点处的电场强度的大小 = ______ ，其方向______垂直于导体表面________,8-3 两个带电量分别为 +q、-q的两金属球，半径为R，两球心的距离为d，且d 2R,其间的作用力设为f1，另有两个带电量相等的点电荷+q、-q，相距也是 d，其间作用力设为f2，可以肯定。

19、本节讨论静电场中金属导体与电场的相互作用(影响),第三章 静电场中的导体,1.静电感应现象,在静电场力作用下，导体中自由电子在电场力的作 用下作宏观定向运动，使电荷产生重新分布的现象。,3.1 导体的静电平衡条件,2. 静电平衡状态,静电平衡状态,导体中电荷的宏观定向运动终止，电荷分布不随时间改变的状态,（1）导体内部任何一点处的电场强度为零； （2）导体表面紧邻处电场强度的方向,都与导体表面。