第七章 静电场中的导体电介质PPT课件

▪ 金属导体由带正电的晶
体点阵和可以在导体中
晶
移动的自由电子组成。
体 点
阵
▪ 在无电场的情况下，导 体中 正负电荷均匀分布， 呈电中性。
4
NaCl
2.静电感应
＋－
＋
－
＋－
＋
导体置于电场中, 其上的电荷重新分布 的现象，称为静电感 应。
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3. 静电平衡 ▪ 静电平衡状态
当导体中电荷的宏观定向运动停止， 达到静电平衡状态。
的电场在导体内部叠加的总效果或合贡献。
② E表 0, 当导体处于外场中后，上式仍 然成立。此时，为电荷重新分布后该点的电
荷面密度，E表为新的电荷分布下该处的合场强.
③空腔导体的静电屏蔽作用是空腔内、外电荷及 导体上电荷在导体内产生的合场强为零的结果。
④导体与大地相连只表明导体与地球等电位。
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例1.如图，两块很大的导体平板平行放置，面积都是S，
▪ 过程
－
E0
+
－ + E E0
－+
－+
－+ E
－+
E0
－+
E: 附加电场
E0 E
E内E0E0
(静电平衡状态6 )
▪ 平衡条件
E
E
E //
①导体内的电场为零，即 E内 0。
② E表面 导体表面
V1 V2
③导体表面为等势面，导体为等势体。
V1 V2
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证明： 导体表面上有
Wab
bqEdl 0
dn
V腔V导体恒 量
E 腔 内 E 导 体 0内
③
E内
表
内 表 0
面
E内 表0
内 表0
▪ 腔内有隔离电荷
①
腔
内
表
0
② E腔 内0(E导 体内 0)
＋
＋
＋
－
－
－
＋q
＋ － －2 1－ ＋
＋
③V 腔 内 不等势 (导体内仍等势)
V1 V2 12
3.导体表面曲率对导体表面上电荷分布的影响
▪ 导表 与导体表面曲率的关系
－
＋
＋ － E腔0 ＋
－
＋
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静电屏蔽
2.屏内场
当空腔导体内有带电体时, 在静电平衡下，由于静电感应 使得空腔的内、外表面将感应 出等值异号的电荷 。从而影响 空腔导体外部的电场分布。
－
－
－
－
＋－
－
－ －
将空腔导体外表面接地 外表面上的电荷消失 消除对空腔导体外电场的影响 屏内场
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说明：① E内 0为导体表面电荷与导体外部电荷产生
Q2
AB CD
正向
AQ 12 S Q 2 BQ 12 S Q 2
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例2.两个同心薄金属体，半径分别为R1和R2（R2>R1），
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 [ B ]
(P86 2)
（A）U1 （B）U2 （C）U1+U2 （D）（U1+U2）
Q4R2R R
V球
面
Q
4 0R
R
曲率=1/曲率半径
r
r
RR 0
达静电平衡时， VR Vr,
RR rr
0
0
R R rr
导体表面曲率越大电荷面密度越大，电场强度也越大。
(σ一般不与曲率成正比）
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▪ 尖端放电
与尖端上电荷异号的
带电粒子受尖端电荷的吸
引而趋向尖端，与尖端上
电荷同号的带电粒子受排
有一定厚度，带电量分别为 Q1和Q2 。如不计边缘效应， 则 A、B、C、D 四个表面上的电荷面密度分别为多少？
解： P点 Q点
A-BC D0 20 20 20 20
A 20
2 B 02 C0 2D 0
0
(P1927-4)
AB CD
P
Q
AB板 ASBSQ 1
CD板 CSDSQ2
解得： AD BC
Q1
内部无净电荷， E 表
0
腔内无电荷： V腔 内V导 体 内 E腔 内 E导体 0 内
内表面0 腔内有电荷： 内表面0 E腔 内0 V腔内 不等2势 2
§7-2 电容器 电容器的并联和串联
一. 电容器
1.电容器 储藏电荷或 电能的装置
电容器
2.分类
形状分： 平板电容器、柱形电容器、球形电容器 按 电介质分：空气、云母、陶瓷、电解质、纸介质电
+
－
斥而飞开，使得导体上的
电荷从尖端漏失，这种现
象叫做尖端放电。
＋＋＋＋＋
＋ ＋
＋ ＋
＋ ＋
尖端处曲率大
σ大
尖端放电
E大
产生带电粒子
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三.静电屏蔽
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1.屏外场
空腔导体外的带电 体的电场，只会影响导 体外表面上的电荷和外 部电场的分布，对导体 空腔内部的电场没有影 响，从而起到静电屏蔽 作用。
a
E表面 导体表
在导体内任取两点a和b ，有
Wab
bqEdl
a
0
(E内0)
又
WabqUab 0
Va Vb
∵ a、b任意
V内V表面(导体为等势体)
故导体为等势体，导体表面为等势面。
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二. 静电平衡时导体上电荷的分布
1.导体无空腔
▪ 内部无净电荷，净电荷只分布在导体表面上。
1
EdS
S
0
2.导体有空腔
▪ 腔内无隔离电荷
①腔内电势= 导体内电势 ② E腔 内 E导体 0 内
③空腔导体内表面上没有净电荷(内 表0)
证明： ① 设 V腔 V导 体
∵ 电场的方向是电势降落的方向，说明腔 内有正电荷，但标题条件是腔内无电荷。
V腔 V导体
同理 V腔 V导 体
V腔V导体
11
②
dV
En
作业：
P1927-1、 2、 6
1
整体概况
+ 概况1
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概况2
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概况3
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第七章 静电场中的导体和电介质
3
§7-1 静电场中的导体
一. 静电感应 导体的静电平衡条件 1.金属导体的特征
容器等 容量分： 固定电容器、可变电容器、微调电容23 器
3.孤立导体的电容 导体所带电荷量与其电势大小成正比
q
V
2q
2V
3q
3V
定义： 孤立导体的电容
Cq V
q、V：孤立导体所带电荷量及其电势
4.电容器的电容
C q q VAVB UAB
qi
S
E内0 SEdS0
qi 0
故导体内部无净电荷，净电荷只能分布在导体的
外表面上。
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▪ 导体表面上电荷面密度与电场强度的关系
EdS 圆柱面
E表
EdS EdS EdS
柱侧
上底
下底
0
圆 柱 E d 面 SE 表S
S 0
0
△S
E表
0
导体表面上的电场强度 E 表 与电荷面密度成正比。10
用导线连接前：
R2 R1
U1
q1 q2
40R1 40R2
U2
q1
4 0R2
q2
4 0R2
用导线连接后：
U2
q1 q2
4 0R2
U2
20
作业：
P197 3-1、 31、 51、 722
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复习
①静电平衡条件：E内 0
E表 面导 体 表 面
导体是等势体，导体表面是等势面。
②处于静电平衡状态的导体上的电荷分布