静电场中的导体

静电场中的导体

第二章静电场中的导体

一静电场中的导体教学内容

1(静电平衡

(1)静电感应现象

(2)静电平衡状态

(3)静电平衡条件

2(导体的静电性质

(1)导体上的电荷分布

(2)导体上的电势分布

(3)导体表面附近的场强分布

(4)尖端放电现象

3(导体空腔的静电性质

(1)腔内无电荷时导体的性质

(2)腔内有电荷时导体的性质

(3)静电屏蔽

4(电容和电容器

(1)孤立导体的电容

(2)电容器及其电容

(3)电容器的连接

说明与要求:

1(本章主要包括两个方面的内容:导体上的电荷在外电场中重新分布和导体上重新分布的电荷对电场的作用。

2(本章的重点是静电平衡、导体的电容等概念和静电平衡时导体的性质及电容的计算方法。 3(注意应用静电知识分析处理生活、生产中的有关问题。

二静电场中的导体教学目标

节次内容目标层次

1(导体的静电平衡条件 1(静电感应现象知识:

2(静电平衡状态 1(金属导体电结构的特点

3(静电平衡条件 2(静电感应现象

3(静电平衡状态

理解:

1(静电平衡条件

2(导体内部场强包括感应电

荷在内的所有电荷所产生的

合场强

2(导体的静电性质 1(导体上电荷分布知识:

2(导体上电势分布 1(孤立导体电荷分布与导体

3(导体表面附近的场强分布表现曲率的关系 4(尖端放电现象 2(尖端放电现象

理解:

1(静电平衡时导体的静电性

质

2(根据静电场的基本规律分

析论证导体静电性质的方法

3(尖端放电现象的应用

3(导体空腔的静电性质 1(腔内无电荷知识: 2(腔内有电荷 1(腔外电荷在腔内合场强为3(静电屏蔽零

2(腔内电荷影响腔外电荷、

电场分布的原因

理解:

1(腔内无电荷时空腔导体的

静电性质

2(根据静电场的基本规律分

析论证空腔导体静电性质的

方法

3(静电屏蔽原理

简单应用:

1(静电屏蔽的应用

2(根据导体的静电特性，分

析具体问题中导体上电荷分

布的特点

4(电容和电容器 1(孤立导体的电容知识:

2(电容器的电容常用电容器的电容公式 3(电容器的串联和并联理解: 1(电容的概念

2(电容器的概念

3(电容器电容的计算方法

4(电容器串并联的特点

简单应用:

根据电容器电容的定义计算

电容器电容

综合应用:

1(分析计算串并联电容器电

荷分配、电压分配和等效电容

的问题

2(根据导体的静电平衡条件

和导体的静电特性，求解有导

,

E体存在时的、和的分qU

布

三静电场中的导体重难点分析

重点:静电平衡、导体的电容两个概念和静电平衡时导体的性质及电容的计算

方法。难点:

1(导体上的电荷分布以及导体外电场分布的分析:

,

E2(根据导体的静电平衡条件及导体的静电性质求与的分布。 U

(一)导体的静电平衡条件

,,,'导体的静电平衡条件是导体内部的场强处处为零，即，它是本章讨论静电E,E，E,00

平衡问题的基础和出发点。掌握和运用导体的静电平衡条件，应注意以下几点: 1(导体内部的场强是指所有电荷产生的合场强，它既不是原来电荷单独产生的场强，也不是感应电荷单独产生的场强。

2(导体的静电平衡条件是由导体内部存在大量的自由电子这一特殊性决定的。

由于自由电子的存在，感应电荷的分布总是自动地调节到使导体内部各点的场强都

等于零。 3(导体的静电平衡可以由于外部条件的变化而变化，在不同外部条件下，电荷分布和导体外的电场分布是不同的，但静电平衡条件始终不变。

(二)导体的静电性质

1(导体的静电性质是本章的重点内容，它是以静电平衡条件为基础，根据静电场的普遍规律推导出来的。是讨论静电平衡各种具体问题的基础。

2(空腔导体的静电性质最基本的有两个:一是腔内表面电荷与腔内带电体的电荷等量异号;二是腔内电荷与腔内表面电荷在腔外产生的合场强为零，腔外电荷与腔外表面电荷在腔内产生的合场强为零。

3(根据静电平衡条件和导体的静电性质求解导体静电平衡的具体问题，是本章的难点。 4(导体接地是求解静电平衡问题中经常遇到的。不要以为导体接地总是电荷全部流入地。

U,U,0实际上，导体接地就是给定了该导体的电势条件()，这时导体上的电荷分导地

布和导体周围的场强分布就由这个条件和周围带电体决定。

(三)电容和电容器

电容是本章引入的唯一新概念，是电学中的一个重要概念。它是描述导体和导体组静电性质

qC,的一个物理量，由导体和导体组的几何性质决定，其定义是，物理意义是使U,Uab导体(或导体组)每升高单位电位(或电位差)所需要的电量。应该注意，任何导体和导体组都有电容。电容器是一种特殊的导体组，对这种导体组有两个基本要求:一是从理论上分析其电容应不受或基本不受周围导体的影响;二是从实用的观点来看应有不大的体积而具有较大的电容。

四检测题

(一)公式类

1(导体静电平衡条件的数学表示式。 2(导体表面附近场强的表示式。 3(电容器电容的定义式。

4(球形电容器的电容公式。

5(圆柱形电容器的电容公式。 6(平行板电容器的电容公式。 (二)概念类

1(静电平衡。

2(静电平衡条件。

3(静电平衡时导体的静电性质。 4(静电平衡时导体空腔的静电性质。 5(静电屏蔽。

6(计算电容器电容的步骤。

7(电容器串联与并联的特点。 (三)计算题类

RR1(点电荷放在中性导体球壳的中心，导体球壳的内外半径分别为和，求场强和电q21

势分布，并画出和曲线。 E,rU,r

tss2(平行板电容器两极板的面积都是，相距为，其间平行放置一厚度为面积为的金属d

平板，求电容器的电容。 C

RRR3(半径为的导体球带有电荷，球外有一个内外半径分别为和的同心导体球壳，q321

Q球壳上带有电荷，求场强和电势分布。

CC4(两个电容器和分别标明为和，若把它们串联起来，等

200PF500V300PF900V21

效电容多大,如果两端加上1000的电压，是否会被击穿, V

1,F500V2,F200V,F450V3,F600V5(将、、3的三个电容器串联后，与的电容器并