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第6章 静电学04(静电场中的导体).ppt

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第6章 静电学04(静电场中的导体).ppt
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6.7 静电场中的导体,一、金属导体的电结构,二、静电感应 静电平衡条件,导体的特点:自由电子,但不能逸出导体,,,,静电平衡条件:,导体表面是等势面,导体是个等势体,,,——导体内部和表面无电荷的定向移动,推论:,导体表面场强垂直表面,导体内部场强处处为零,三、静电平衡时导体上的电荷分布,结论 导体内部无净电荷,1 实心导体,2 有空腔导体,,空腔内无电荷,,电荷分布在表面上,内表面上有电荷吗?,若内表面局部带电,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),导体是等势体,空腔内有电荷,,,电荷分布在表面上,内表面上有电荷吗?,结论 当空腔内有电荷 时,内表面因静电感应出现等值异号的电荷 ,外表面有感应电荷 (电荷守恒),,为表面电荷面密度,作钱币形高斯面 S,3 导体表面电场强度与电荷面密度的关系,表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比,注意 导体表面电荷分布与导体形状有关.,4 导体表面电荷分布,尖端放电现象,尖端放电现象的利与弊,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使导体产生放电现象,即尖端放电 .,四、静电屏蔽,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.,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,有导体存在时静电场的分析与计算,导体上的电荷重新分布,电场,,,利用:,相互影响,静电场的基本规律,(高斯定理和环路定理),电荷守恒定律,导体的静电平衡条件,进行分析与计算,静电场的叠加原理,求:,导体球接地后,球上感应电荷的电量qx 是多少?,例,,,例:如图所示,有两块面积较大的导体薄板平行放置,他们的面积均为S,距离为d。设两导体板分别带电Q1、Q2,求静电平衡时 导体板四个表面的电荷密度分布、空间电场分布及两板间的电势差 若将B板接地,求导体板四个表面的电荷密度分布、空间电场分布及两板间的电势差,P1:,P2:,解:,,++++++,------,原不带电,接地后:,,16,例. 如图,2块平行金属板,面积均为S,AB 间距离为d,且Sd,设2导体板A、B分别带电Qa、 Qb ,求(1) 导体板四个表面的电荷面密度、空间场强分布以及两极板之间的电势差(2) 若将B 板接地,求电荷分布、场强分布以及两板的电势差,17,解: (1)不考虑边缘效应,静电平衡时,电荷将分布在导体板的表面上,形成四个均匀的带电平面,设电荷面密度分别为1、2、3、4。由电荷守恒定律可知,由静电平衡条件,导体板内的任意点C和D点的场强为零. C点的场强是四个均匀带电平面场强的叠加,则,则,C点的场强:,同理,D点的场强:,,18,联立上面几式,可得,则,I、II、III三个区域的场强分别为,,19,两板之间的电势差,(2) 若将B接地,此时B板右表面电荷为0,即,此时,有,20,解得,即电荷分布集中在两导体的内侧,这是一个典型的平板电容器的电荷分布。,进而,可得此时三个区域的场强,两板间的电势差为,一、孤立导体的电容,二、电容器及其电容,1)平板电容器电容,,设,例:导体球,,6.8 电容 电容器,,设,两球形导体间,2)同心球形电容器电容,设,3)同轴柱形电容器,电容器并联,电容器串联,三、电容器串并联,
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