电场中的导体PPT课件(1)
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电介质-PPT课件
导体的静电感应过程
E0
加外电场---电子在电场力作用下运动
导体的 ' 外场 E 0
导体的静电感应过程
E0
感应 E ' 外场 E 0
导体的静电感应过程
q2
+ q1
q1 + q1
q 1+ q 2
三、静电平衡导体的表面场强
. dS = E s
=
. + S d E 内
0 +
. + S d E 表
E表 S +
. S d E 侧
0
E
1
0
q
i i
1
0
S
σ
E 0
S
有导体时静电场的分析方法
导体放入静电场中：
导体的电荷 重新分布
导体上的电荷分 布影响电场分布
b a
a、b在导体内部：
b
a
U0 E 0
a、b在导体表面：
Ed l 0 即 U 0 E d l
----静电平衡的导体是等势体
静电平衡条件：
用场强来描写： 1、导体内部场强处处为零； 2、表面场强垂直于导体表面。 用电势来描写： 1、导体为一等势体； 2、导体表面是一个等势面。
E0
感应 E ' 外场 E 0
导体的静电感应过程
E0
感应 E ' 外场 E 0
导体的静电感应过程
E0 E ' E E E ' 0 0
第章静电场中的导体和电介质PPT课件
q2
EA
1 2 o
2 2 o
3 2 o
4 2 o
0
EB
1 2 O
2 2 O
3 2 o
4 2 o
0
1
23
4
由电荷守恒：
1S 2 S q1
A
B
3S 4S q2
1
4
q1 q2 2S
2
3
q1 q2 2S
20
1
4
q1 q2 2S
q1
2
3
q1 q2 2S
1
2
上述结果表明：平板相背的两面带电等
R3 R2
R3
RR11
qq1 1
RR33
问题：电势表
达式能直接写
R2 R1
q1
4 or
2
dr
R3
(q q1 )
4 or 2
dr
出来吗？
q1
4 o
1 R1
1 R2
q q1
4 o R3
V1 V2
同理，球壳的电势为：
V2
E dl
R3
R3
(q
4
q1 ) or 2
dr
q q1
2.内屏蔽
+
+
壳外表面上的电荷分布与腔内带电体的位置无关，只 取于导体外表面的形状。
若将空腔接地，则空腔外表面上的感应电荷被大地电荷 中和，腔外电场消失，腔内电荷不会对空腔外产生影响。即 接地空腔对内部电场起到了屏蔽作用，这是静电屏蔽的另外 一种——内屏蔽。
高压设备用金属导体壳接地做保护。 14
五、利用静电平衡条件和性质作定量计算
例1：半径为R和r的球形导体（R>r），用很长的细导线连 接起来，使两球带电Q、q，求两球表面的电荷面密度。
大学物理第六版马文蔚6.1静电场中的导体课件
E 感
E内 E外 E感 0
+ + + + +
+ E外
+ + + +
感应电荷
加上外电场 E 外 E外
把金属导体置于外电场中，自由 电子将产生宏观定向运动，导体 中电荷按照外电场特性和导体形 状形成特定的分布。
在外电场作用下，引起导体中电 荷重新分布而呈现出的带电现象， 称为静电感应现象Electrostatic Induction
★★导体空腔的静电屏蔽作用：
—— 导体空腔（不论接地与否）内部电场不受腔外 电荷的影响；接地导体空腔外部的电场不受内部电场 的影响。
应用：精密测量上的仪器屏蔽罩、屏蔽室、高压带电 作业人员的屏蔽服（均压服）等。
小结： 静电平衡导体的电荷分布
Q+++q +
12、、导腔空内体腔无内导电部体荷无带：电电导荷体荷的。Q 电荷只能分布在外表++面+++。----+--Qq++++-+-=++0---q-++-
+
证明：腔体内表面所带的电量和腔内带电体所带的电量 等量异号
因为：
E内 0
故
E
dS
0
qi
0
q1
+ q1
故qi 0 (S内)
故：必存在 q1
高斯面S
（3).导体表面附近的场强：
E 面外
0
nˆ
设 P 点在表面外紧靠 ΔS 表面。 设高斯柱面如图
由
及高斯定理得
E(nˆ )
ΔS
第七章静电场中的导体和电介质.ppt
5. 电介质对电容器电容的影响
C0 真空电容器的电容 C 电介质电容器的电容
C rC0 r 电介质的相对电容率
电介质的电容率 0 r
平板电容器的电容
CS
d
柱形电容器的电容 球形电容器的电容
2π l
C ln RB RA
C 4π RA RB
RB RA
三、电容器的连接 1. 串联
C1 C2 C3
1
4
Qa Qb 2S
2
3
Qa Qb 2S
a
b
1 2 3 4
S
Qa
Qb
即：相背面 等大同号， 相对面 等大异号。
§7-2 电容器 电容器的并联和串联
一、电容器 储藏电荷或电能的装置 实用电容器分类： 绝缘介质—— 空气、云母、陶瓷、电解液、
纸介、钛酸钡等
容量可变—— 固定、可变、微调
介电纸
2. 并联
C1
C2
q qi
V Vi
i
1 C
i
1 Ci
q qi i
V Vi
C Ci i
并联可变空 气电容器
例题 7-1 击穿电压为 U0 1.8104 V的两个纸
＋+q
＋
R＋＋A
-
- -q
-
-
C q 4π 0 RA RB
VA VB RB RA
总结：求电容器电容的一般方法
1) 设极板带电 q
2) 选高斯面，求 E ?
3) 求电容器两极板间电势差 V E dl
4) 由电容定义
C q V
4. 孤立导体的电容
球形电容器 C
q
4π 0 RA RB
-+ -+ -+ -+
静电场中的导体.ppt
U AB AB E dl 0
所以内表面不带电
结论 电荷分布在外表面上（内表面无电荷）
1 – 5 静电场中的导体 第一章静电场
空腔内有电荷
E dS 0， S1
qi 0
电荷分布在表面上
内表面上有电荷吗？
E dS 0， S2
qi 0
q内 q
Qq
0
导体内电场强度 外电场强度 感应电荷电场强度
1 – 5 静电场中的导体 第一章静电场
静电平衡条件
（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；
（2）导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直.
导体表面是等势面
en
导
E dl
E
体 是 等 势 体
U E dl 0 +
E2
dl
R3
R2
R1 R2
E3
dl
R1 R1 E4 dl
VO
q
4π 0
(1 R3
1 R2
2 R1
)
2.31103 V
作钱币形高斯面 S
E
+ + +
+
+
E
++
0
+
++
小与该表面电荷面密度 +
成正比
1 – 5 静电场中的导体 第一章静电场
4 导体表面电荷分布
, E ; E
++
+ ++
++++
所以内表面不带电
结论 电荷分布在外表面上（内表面无电荷）
1 – 5 静电场中的导体 第一章静电场
空腔内有电荷
E dS 0， S1
qi 0
电荷分布在表面上
内表面上有电荷吗？
E dS 0， S2
qi 0
q内 q
0
导体内电场强度 外电场强度 感应电荷电场强度
1 – 5 静电场中的导体 第一章静电场
静电平衡条件
（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；
（2）导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直.
导体表面是等势面
en
导
E dl
E
体 是 等 势 体
U E dl 0 +
E2
dl
R3
R2
R1 R2
E3
dl
R1 R1 E4 dl
VO
q
4π 0
(1 R3
1 R2
2 R1
)
2.31103 V
作钱币形高斯面 S
E
+ + +
+
+
E
++
0
+
++
小与该表面电荷面密度 +
成正比
1 – 5 静电场中的导体 第一章静电场
4 导体表面电荷分布
, E ; E
++
+ ++
++++
静电场中的导体PPT课件
Q q
R1
R3
法一: 由高斯定理, 得
E1 0
(r R1)
E2
q 4 π ε0r 2
(R1 r R2 )
E3 0
(R2 r R3 )
q
q
E4
Q 4π
q
ε0r 2
(r R3 )
Vo
E dl
0 R1
0
E1
dl
R2 R1
E2
dl
R1
R3
R3 R2
E3
dl
R3 E4 dl
2 R1
尖端放电现象
带电导体尖端附近的 电场特别大,可使尖端附 近的空气发生电离而成为 导体产生放电现象．
σE
< 电风实验 >
++ +++
+ +
++ +
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
19
谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
1 ( q q qQ) 4 π ε0 R1 R2 R3
法二: 直接用大叠加法!
思考:1)用导线连接A,B 再作计算 Q q
连接A,B q (q) 中和
球壳外表面带电 Q q
第九章1导体的静电感应讲解ppt课件
高斯面 S
s
1
s E内 dS 0
q内
1
0
dV
静电平衡条件 E内 0
0
净电荷只分布于外表面.
0
净电荷只分布 于外表面.
0
0
实验：一种极酷的发型！
2）空腔导体（有内、外表面），腔内无电荷
包围内表面的高斯面S
s
s
E内
dS
1
0
q内
1
0
内
内dS
表面
0
则
静电平衡：导体上的电荷不再移动。 （1）静电平衡时的电场强度条件
E＝++0+++ E
①达到静电平衡时，导体内部的场强处处为零;
如果到体内的电场强度不为零，导体内的电子将
反证法： 受到电场力的作用而移动，不是静电平衡状态。
②达到静电平衡时，导体表面的场强处处与表面垂直。
反证法：
如果到体表面处的场强不与导体表面垂直，导体表面的 电子将受到沿表面方向电场力的作用而移动，不是静电平衡 状态。
+ + +
导体达到静电平衡
E外
+ + +
+
+
+
+ +
+
+
静电感应的结果：导体上的电荷不再作定向移动 ——静电平衡
感应电荷
导体达到静电平衡 E感
E内 E外 E感 0
+ + + + +
+ E外
+ + + +
感应电荷
导体的静电感应结果
+
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问题1：为什么带高压电的笼内的人安然无恙 问题2：若在电场中放入导体，会发生什么现象？
现象
1、静电平衡
概念：导体中没有电荷的移动的状态。 特点： （1）导体内部场强处处为零，没有电场线（叠加后的）. （2）净电荷分布在导体的外表面，电荷在导体表面的分 布是不均匀的，尖端附近的电荷分布较密，附近的电场 也较强。 （3）对孤立的带电导体，净电荷分布在外表面，导体所
3、静电屏蔽的应用
1、如图，空心导体一方有一靠近的带有正电的带 电体，当一个重力不计的正电荷 以速度 V水平 飞入空心导体内时，电荷将做（ C） A、向上偏转的类似平抛运动 B、向下偏转的类似平抛运动 C、匀速直线运动 +Q D、变速直线运动
V
+ q
2、一带正电的绝缘金属球壳A顶部开孔，有两只带 正电的金属球B、C用金属电线连接，让B球置于球 壳A的空腔中，与内表面接触后又提起到如图所示 位置，C球放在A球壳外离A球较远的位置。 待静电平衡后，下列说法正确的是（ BC ） A. B、C球都带电 B .B球不带电，C球带电 C .让C 球接地后，B球带负电 D.C球接地后，A球壳空腔中场强为零。 C
带电荷在内部任一处产生的场强矢量和为零。
（4）导体表面任何一点的场强方向与该处的表面垂直。
2、静电屏蔽
（1）概念：由于静电感应，可使金属网罩或金 属壳内的场内的场强为零，遮挡住了外界电场 对内部的影响，这种现象叫静电屏蔽 （2）两种情况 导体外部的电场影响不到导体内部;
接地导体内部的电场影响不到导体外部
A
B
3、长为L的导体棒原来不带电，将一带 电量为q的点电荷放在距棒左端R处， 如图所示，当达到静电平衡后棒上感应 的电荷 在棒内中点处产生的场强的大小 等于 方向：k Βιβλιοθήκη L 2 (R ) 2R L
+q
（向左）即指向点电荷
现象
1、静电平衡
概念：导体中没有电荷的移动的状态。 特点： （1）导体内部场强处处为零，没有电场线（叠加后的）. （2）净电荷分布在导体的外表面，电荷在导体表面的分 布是不均匀的，尖端附近的电荷分布较密，附近的电场 也较强。 （3）对孤立的带电导体，净电荷分布在外表面，导体所
3、静电屏蔽的应用
1、如图，空心导体一方有一靠近的带有正电的带 电体，当一个重力不计的正电荷 以速度 V水平 飞入空心导体内时，电荷将做（ C） A、向上偏转的类似平抛运动 B、向下偏转的类似平抛运动 C、匀速直线运动 +Q D、变速直线运动
V
+ q
2、一带正电的绝缘金属球壳A顶部开孔，有两只带 正电的金属球B、C用金属电线连接，让B球置于球 壳A的空腔中，与内表面接触后又提起到如图所示 位置，C球放在A球壳外离A球较远的位置。 待静电平衡后，下列说法正确的是（ BC ） A. B、C球都带电 B .B球不带电，C球带电 C .让C 球接地后，B球带负电 D.C球接地后，A球壳空腔中场强为零。 C
带电荷在内部任一处产生的场强矢量和为零。
（4）导体表面任何一点的场强方向与该处的表面垂直。
2、静电屏蔽
（1）概念：由于静电感应，可使金属网罩或金 属壳内的场内的场强为零，遮挡住了外界电场 对内部的影响，这种现象叫静电屏蔽 （2）两种情况 导体外部的电场影响不到导体内部;
接地导体内部的电场影响不到导体外部
A
B
3、长为L的导体棒原来不带电，将一带 电量为q的点电荷放在距棒左端R处， 如图所示，当达到静电平衡后棒上感应 的电荷 在棒内中点处产生的场强的大小 等于 方向：k Βιβλιοθήκη L 2 (R ) 2R L
+q
（向左）即指向点电荷