高等普通物理学第九章.ppt

第九章 导体和电介质中的静电场,一.导体的静电平衡条件,静电感应现象,静电平衡状态,1.导体静电平衡的充要条件：,注意：导体内场强为零，是外电场与感应电荷电场的合贡献的结果，并不意味着外电场不进入导体内部,若感应电荷在导体内激发的电场为，,则导体内的合场强,2.导体是等势体，导体表面是等势面。,故导体内各点U恒量,3.导体表面场强垂直于导体表面，,否则其切向分量将引起导体表面自由电子的运动，与静电平衡相矛盾。,证：,证：,证明:,根据高斯定理,故曲面内无净电荷,导体内处处无净电荷,作高斯面如图：,对于带电的空腔导体，空腔内无其他带电体，同样可以证明上述结论。,二.静电平衡状态下，导体上电荷的分布,(1)导体内部处处无净电荷，电荷只能分布在导体的外表面,思考题：试用静电场的环路定理证明，在静电平衡下的空腔导体，当空腔内部无任何带电体时，空腔内部的场强处处为零，空腔内表面处处无电荷。,(2)导体表面处场强与该处表面电荷面密度成正比。,证明：,面元处电荷为，,作一垂直于面元的闭合圆柱面，,请记住！,例如，两个半径分别为R和的球形导体，用一很长的细导线连接，二者电势相等,(3)孤立导体表面电荷的面密度与该处的曲率半径大小成反比。,大球所带的电量Q多于小球所带的电量,尖端放电：电风、电晕,应用：避雷针、静电喷漆,静电除尘等,综上所述:处理静电场中的导体问题,应以导体的静电平衡条件及推论为基本出发点和前提,并结合静电场的普遍规律(高斯定理、环流定理）去解决有关问题。,即外部电场对空腔内部无影响。,一.空腔导体内部无带电体：,外部带电体或电场只影响空腔导体外表面上的电荷分布并改变空腔导体外部的电场分布，而导体内和空腔内的场强始终等于零,二.空腔导体内部有带电体：,空腔内表面及外表面将出现和带电体电量相同的等值异号和等值同号的感应电荷,若将导体接地，导体外表面与处等电势，其间没有电力线，故外表面无电荷。,外部电荷及电场对腔内电场及电荷分布无影响,如果将空腔导体接地，则空腔导体内的带电体对外部的影响也随之消失。,在静电平衡状态下，空腔导体外面的带电体不会影响空腔内部的电场分布；接地的空腔导体，其内部带电体对外界也无影响。,-静电屏蔽,思考将下面各命题的标号（a、b、c等）适当地填入下面的方框中，使它们之间满足正确的逻辑关系.a.在静电平衡条件下，静电荷只能分布在均匀导体外表面上。b.导体内部含有大量自由电子，在电场力作用下，它们会作定向运动。c.处于静电平衡状态的导体是一个等势体。d.处于静电平衡状态的均匀导体内部场强处处为零。e.导体内部没有电荷作定向运动的状态，称作静电平衡状态。,