普通物理學(xué) 靜電場中的導(dǎo)體和電介質(zhì)

1、第九章 導(dǎo)體和電介質(zhì)中的靜電場 9.1 靜電場中的導(dǎo)體一.導(dǎo)體的靜電平衡條件 靜電感應(yīng)現(xiàn)象靜電平衡狀態(tài)1.導(dǎo)體靜電平衡的充要條件：注意：導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)為零，是外電場與感應(yīng)電荷電場的合貢獻(xiàn)的結(jié)果，并不意味著外電場不進(jìn)入導(dǎo)體內(nèi)部若感應(yīng)電荷在導(dǎo)體內(nèi)激發(fā)的電場為 ，則導(dǎo)體內(nèi)的合場強(qiáng)2. 導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面。故導(dǎo)體內(nèi)各點(diǎn)U恒量3. 導(dǎo)體表面場強(qiáng)垂直于導(dǎo)體表面否則其切向分量將引起導(dǎo)體表面自由電子的運(yùn)動，與靜電平衡相矛盾。證：證：證明:根據(jù)高斯定理.P故曲面內(nèi)無凈電荷導(dǎo)體內(nèi)處處無凈電荷作高斯面如圖：對于帶電的空腔導(dǎo)體，空腔內(nèi)無其他帶電體，同樣可以證明上述結(jié)論。.P空腔二.靜電平衡狀態(tài)下，導(dǎo)體上電荷的

2、分布(1)導(dǎo)體內(nèi)部處處無凈電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體的外表面思考題：試用靜電場的環(huán)路定理證明，在靜電平衡下的空腔導(dǎo)體，當(dāng)空腔內(nèi)部無任何帶電體時，空腔內(nèi)部的場強(qiáng)處處為零，空腔內(nèi)表面處處無電荷。(2)導(dǎo)體表面處場強(qiáng)與該處表面電荷面密度成正比。證明：面元處電荷為，作一垂直于面元的閉合圓柱面，請記??！例如，兩個半徑分別為R和的球形導(dǎo)體，用一很長的細(xì)導(dǎo)線連接，二者電勢相等(3)孤立導(dǎo)體表面電荷的面密度與該處的曲率半徑大小成反比。大球所帶的電量Q多于小球所帶的電量Q尖端放電：電風(fēng)、電暈應(yīng)用：避雷針、靜電噴漆,靜電除塵等綜上所述: 處理靜電場中的導(dǎo)體問題,應(yīng)以導(dǎo)體的靜電平衡條件及推論為基本出發(fā)點(diǎn)和前提,并結(jié)合

3、靜電場的普遍規(guī)律(高斯定理、環(huán)流定理）去解決有關(guān)問題。 9.2 空腔導(dǎo)體內(nèi)外的靜電場 即外部電場對空腔內(nèi)部無影響。一.空腔導(dǎo)體內(nèi)部無帶電體：外部帶電體或電場只影響空腔導(dǎo)體外表面上的電荷分布并改變空腔導(dǎo)體外部的電場分布，而導(dǎo)體內(nèi)和空腔內(nèi)的場強(qiáng)始終等于零二.空腔導(dǎo)體內(nèi)部有帶電體：空腔內(nèi)表面及外表面將出現(xiàn)和帶電體電量相同的等值異號和等值同號的感應(yīng)電荷若將導(dǎo)體接地，導(dǎo)體外表面與處等電勢，其間沒有電力線，故外表面無電荷。外部電荷及電場對腔內(nèi)電場及電荷分布無影響如果將空腔導(dǎo)體接地，則空腔導(dǎo)體內(nèi)的帶電體對外部的影響也隨之消失。在靜電平衡狀態(tài)下，空腔導(dǎo)體外面的帶電體不會影響空腔內(nèi)部的電場分布；接地的空腔導(dǎo)體，其內(nèi)部帶電體對外界也無影響。-靜電屏蔽思考將下面各命題的標(biāo)號（a、b、c等）適當(dāng)?shù)靥钊胂旅娴姆娇蛑校顾鼈冎g滿足正確的邏輯關(guān)系. a.在靜電平衡條件下，靜電荷只能分布在均勻?qū)w外表面上。 b.導(dǎo)體內(nèi)部含有大量自由電子，在電場力作用下，它們會 作定向運(yùn)動。 c.處于靜電平衡狀態(tài)的導(dǎo)體是一個等勢體