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第六章 导体和电介质中的静电场.ppt

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第六章 导体和电介质中的静电场.ppt
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§6.5 静电场中的导体,本课内容,导体静电平衡性质 静电平衡时导体电荷分布特点 静电平衡时场强 静电屏蔽 电容器的电容,3)半导体(semiconductor)--intel芯片 导电能力介于上述两者之间的物体,物体按导电能力分类:,1)导体(conductor)---金属导体导电能力极强的物体(存在大量可自由移动的电荷),2)绝缘体(电介质, dielectric)导电能力极弱或不能导电的物体,导体静电感应,,,,,,一、导体的静电感应与静电平衡,导体内有大量自由电子。,,( electrostatic equilibrium ),导体静电平衡,,,,* 推论 (静电平衡状态),证: 在导体内任取两点 p , q,,导体静电平衡条件:,2)导体表面任一点场强方向垂直于表面,导体表面为等势面,1) 导体为等势体,,,,,导体达到静电平衡的条件是,二、静电平衡时导体上的电荷分布,根据,及静电场的高斯定理,讨论三类典型情况,Q,,小结:导体电荷分布,,证明,结论:,带电导体外表面各处的电荷面密度与该处曲率半径成反比,1)导体表面凸出而尖锐的地方(曲率较大)电荷面密度较大 2)导体表面平坦的地方(曲率较小)电荷面密度较小 3)导体表面凹进去的地方(曲率为负)电荷面密度更小,孤立导体面电荷分布,表面曲率越大,面电荷密度越大。,尖端放电现象,四.静电屏蔽:隔绝电的相互作用,使内外不受影响,1 屏蔽外电场,,空腔导体可以屏蔽外电场, 使空腔内物体不受外电场影响.这时,整个空腔导体和腔内的电势也必处处相等.,空腔导体屏蔽外电场,,,,,接地空腔导体 将使外部空间不受 空腔内的电场影响.,接地导体电势为零,,2 屏蔽腔内电场,http://jpkc.xmu.edu.cn/ptwlx/flash%20cai.htm,,,原则,1.静电平衡的条件,2.基本性质方程,3.电荷守恒定律,高斯定理,场强环路定理,五、有导体存在时静电场的计算,,,已知导体球壳A带电量为Q ,导体球B带电量为q,(1) 将A接地后再断开,电荷和电势的分布;,解,,A与地断开后,,-q,电荷守恒,(2) 再将B接地,电荷和电势的分布。,A接地时,内表面电荷为-q,外表面电荷设为,,例1,求,(1),,B球球心处的电势,设B上的电量为,,根据孤立导体电荷守恒,(2),例2、金属板面积为S,带电量为 q。近旁平行放置第二块不带电大金属板。,1) 求电荷分布和电场分布;,2) 把第二块金属板接地,情况如何?,,,,解:1)依题意电荷守恒定律有下式:,,p,A,B,C,选取如图高斯面,根据高斯定理有:,图示P点的场强是四个带电面产生的,,电场,,方向朝左,方向朝右,方向朝右,,导体表面的场强,场强迭加,2)右板接地,,,,p,高斯定理,P点的合场强为零,A,B,C,已知:金属球与金属球壳同心放置,球的半径为 R1、带电为 q ;壳的半径分别为 R2、R3 带电为 Q;,求:(1)电量分布;(2)场强分布; (3)球 和 球壳 的电势,例3,解(1)电量均匀分布 球—q;球壳内— -q ,球壳外— Q+q,(2),E = 0 (其他),(3) 球的电势,,,,,,,球壳的电势,,,根据叠加原理,例4 接地导体球附近有一点电荷q,如图所示。 求:导体球上感应电荷的电量,解:,接地 即,设:感应电量为Q 由导体是个等势体 知 o点的电势为0 由电势叠加原理有关系式:,,电容,,一、孤立导体的电容,二、电容器的电容,,,,,三、电容器的串联与并联,串联,C1 C2,+Q -Q +Q -Q,   UA UB U C,,  UA UC,,C,+Q -Q,一般n 个电容器串联的等效电容为,,+,等效电容,比每一电容器的电容小,但电容器组的耐压能力提高,并联,,C,+Q1 -Q 1,,C1 C2,+Q2 -Q2,  UA UB,,+,  UA UB,一般n 个电容器并 联的等效电容为,等效电容,,等效电容等于各电容器电容之和,利用并联可获得较大的电容,导体的静电平衡,场强,电势,电荷,空腔导体 (带电荷Q),1) 腔内无电荷,导体的电荷只能分布在外表面。,2) 腔内有电荷 q, 导体的内表面电荷-q, 外表面电荷Q+q,原则,1.静电平衡的条件,2.基本性质方程,3.电荷守恒定律,,,有导体存在时静电场的计算,Review,n 个电容器串联的等效电容为,n 个电容器并联的等效电容为,本节内容,电介质分类 电介质和电场的相互作用 电介质对电压电容的
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