静电场中的导体14课件.ppt
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- 关 键 词:
- 静电场 中的 导体 14 课件
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1、一、导体一、导体 静电场中的导体静电场中的导体1、导体:具有大量能够自由移动的带电粒子(载流、导体:具有大量能够自由移动的带电粒子(载流子),能够很好地传导电流的物质。子),能够很好地传导电流的物质。根据载流子的不同,可将常见导体分为两类:根据载流子的不同,可将常见导体分为两类:(1)依靠自由电子导电,如金属等;)依靠自由电子导电,如金属等;(2)依靠自由离子导电,如酸、碱、盐溶液等。)依靠自由离子导电,如酸、碱、盐溶液等。我们主要讨论金属导体。我们主要讨论金属导体。金属是由带正电的离子点阵和带负电的自由电金属是由带正电的离子点阵和带负电的自由电子组成,其自由电子的浓度约为子组成,其自由电子的
2、浓度约为1022/cm3,因而,因而电阻率是很低的。电阻率是很低的。+导体达到静电平衡导体达到静电平衡E外外E感感0 感外内EEE感应电荷感应电荷感应电荷感应电荷静电平衡条件:静电平衡条件:(1)导体内部任何一点处的电场强度为零;导体内部任何一点处的电场强度为零;(2)导体表面处电场强度的方向,都与导导体表面处电场强度的方向,都与导体表面垂直体表面垂直.E+ABneeEld导体表面为等势面导体表面为等势面推论:推论:导体为等势体导体为等势体lEd0d ABABlEU0d ABABlEU0E导体内各点电势相等导体内各点电势相等三三 静电平衡时导体上电荷的分布静电平衡时导体上电荷的分布+结论:结论
3、:导体内部无净电荷,导体内部无净电荷,电荷只分布在电荷只分布在导体导体表面表面.00dqSES0E1实心导体实心导体0qS高斯高斯面面00diiSqSE2空腔导体空腔导体 空腔内无电荷时空腔内无电荷时电荷分布在表面电荷分布在表面内表面?内表面?外表面?外表面?S高斯高斯面面0d lEUABAB若内表面带电,必等量异号若内表面带电,必等量异号 结论:结论:空腔内无电荷时,空腔内无电荷时,电荷分布在外表面电荷分布在外表面,内表面无电荷内表面无电荷.0d0qSEiS与导体是等势体矛盾与导体是等势体矛盾ABS高斯高斯面面+空腔内有电荷时空腔内有电荷时结论结论:空腔内有电荷空腔内有电荷+q时,空腔内表面
4、有感时,空腔内表面有感 应电荷应电荷-q,外表面有感应电荷,外表面有感应电荷+q 0dSSE 0iq+S高斯高斯面面qq-q作扁圆柱形高斯面作扁圆柱形高斯面3 导体表面附近场强与电荷面密度的关系导体表面附近场强与电荷面密度的关系SESESd0E 0/S+0E S S4、导体表面上的电荷分布情况,不仅与导体表面、导体表面上的电荷分布情况,不仅与导体表面形状有关,还和它周围存在的其他带电体有关。形状有关,还和它周围存在的其他带电体有关。对于静电场中的孤立导体,导体表面的电荷面对于静电场中的孤立导体,导体表面的电荷面密度的大小与该处密度的大小与该处表面的曲率表面的曲率有关。有关。电荷面密度大电荷面密
5、度大电荷面密度较小电荷面密度较小电荷面密度更小电荷面密度更小孤立孤立导体导体CBAABC尖端放电尖端放电 尖端场强特别强,足以使周围空气分子电离尖端场强特别强,足以使周围空气分子电离而使空气被击穿,导致而使空气被击穿,导致“尖端放电尖端放电”。形成形成“电风电风”0E电荷面密度电荷面密度 大大 5、静电屏蔽、静电屏蔽(1)封闭导体壳(不论接地与否)内部不受外)封闭导体壳(不论接地与否)内部不受外电场的影响电场的影响;被保护设备被保护设备EE(2)接地封闭导体壳(或金属丝网)外部不受壳)接地封闭导体壳(或金属丝网)外部不受壳内带电体的影响。内带电体的影响。被被保保护护设设备备导体导体B的电势是升
6、高还是降低?的电势是升高还是降低?BANM导体导体N的正电荷还是负电荷入地?的正电荷还是负电荷入地?ROqd例题、将一点电荷例题、将一点电荷q放置于一不带电的导体球附近,点电荷距放置于一不带电的导体球附近,点电荷距离球心为离球心为d,球体的半径为,球体的半径为R,求球心,求球心O处的电场强度和电势。处的电场强度和电势。qq如图所示如图所示,导体球附近有一点电荷导体球附近有一点电荷q。解解接地接地 即即04400lqRQqlRQ0VqRol由导体是个等势体由导体是个等势体O点的电势为点的电势为0 则则接地后导体球上感应电荷的电量接地后导体球上感应电荷的电量设感应电荷的电量为设感应电荷的电量为Q
7、Qq0例例求求两球半径分别为两球半径分别为R1、R2,带电量带电量q1、q2,设两球相距很远,设两球相距很远,当用导线将彼此连接时,电荷将如何当用导线将彼此连接时,电荷将如何 分布?分布?解解 设用导线连接后,两球带设用导线连接后,两球带电量为电量为21qq10114RqV20224RqV2121qqqq2122221144RRRR1221RR1q2qR2R1如果两球相距较近,结果怎样?如果两球相距较近,结果怎样?例例思考思考21VV 1R2RbqO例题、内外半径分别为例题、内外半径分别为R1和和R2的导体球壳带电的导体球壳带电Q,在,在偏离其中心为偏离其中心为b处放置一点电荷处放置一点电荷q
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