10靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體

1、第 十 章靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體1一、靜電平衡條件 靜電感應(yīng)：在電場(chǎng)力作用下，導(dǎo)體中電荷 重新分布的現(xiàn)象金屬導(dǎo)體的結(jié)構(gòu)：按一定規(guī)則排列，不能自由移動(dòng)的正離子 自由電子10-1 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體2靜電感應(yīng)過(guò)程無(wú)外電場(chǎng)時(shí)3加上外電場(chǎng)后E外靜電感應(yīng)過(guò)程4+靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外5+靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外6+靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外7+靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外8+靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外9+靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外10+靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外11+靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外12+靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外13+靜電感應(yīng)過(guò)程加上外電場(chǎng)后E外14+導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡E外15靜電平

2、衡條件 靜電平衡：導(dǎo)體中電荷的宏觀(guān)運(yùn)動(dòng)終止， 電荷分布不隨時(shí)間變化 用場(chǎng)強(qiáng)描述（1）導(dǎo)體內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)處處為 0（2）導(dǎo)體表面附近場(chǎng)強(qiáng)和表面垂直用電勢(shì)描述（1）導(dǎo)體為一等勢(shì)體（2）導(dǎo)體表面是等勢(shì)面16+171 實(shí)心導(dǎo)體S高斯面導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)電荷，電荷只能分布 在導(dǎo)體外表面2 腔內(nèi)無(wú)電荷的空腔導(dǎo)體導(dǎo)體內(nèi)部及內(nèi)表面無(wú)電荷+二、靜電平衡時(shí)電荷分布 18導(dǎo)體內(nèi)表面電荷量和腔內(nèi)電荷量等量異號(hào)， 外表面電荷量由電荷守恒定律決定 3 腔內(nèi)有電荷的空腔導(dǎo)體q1+q2+腔內(nèi)放入q1q1+q1q2+腔內(nèi)無(wú)電荷-q外= q1+q2194 導(dǎo)體表面場(chǎng)強(qiáng)與電荷面密度的關(guān)系表面外附近的場(chǎng)強(qiáng)與該點(diǎn)電荷面密度成正比+作錢(qián)幣形高斯面20

3、5 導(dǎo)體表面電荷分布 導(dǎo)體表面曲率大的地方，電荷面密度大； 曲率小的地方，面密度小所以導(dǎo)體表面曲率越大， 表面外附近場(chǎng)強(qiáng)越大表現(xiàn)：尖端放電21三、靜電屏蔽放在空腔導(dǎo)體中的物體，因空腔屏蔽了外 電場(chǎng)，而不受外電場(chǎng)影響+22電介質(zhì)：內(nèi)部沒(méi)有自由電子，導(dǎo)電性很差的 物質(zhì)（又稱(chēng)絕緣體）一、電介質(zhì)的極化10-2 靜電場(chǎng)中的電介質(zhì)加上外電場(chǎng)后，在電場(chǎng)作用下電介質(zhì)分子內(nèi) 正負(fù)電荷發(fā)生移動(dòng)，在電介質(zhì)兩端出現(xiàn)異 號(hào)的極化電荷，叫作極化+E外+23+E外+二、電介質(zhì)對(duì)電場(chǎng)的影響極化電荷在介質(zhì)內(nèi)部產(chǎn)生的電場(chǎng) 與 外電場(chǎng)反向，所以電介質(zhì)內(nèi)電場(chǎng)比外電 場(chǎng)?。ǖ粸?0）24 實(shí)驗(yàn)證明電介質(zhì)中電場(chǎng)強(qiáng)度是真空中場(chǎng)強(qiáng)的電介質(zhì)

4、的相對(duì)電容率如點(diǎn)電荷電場(chǎng)：電介質(zhì)的電容率25一、電容器的電能電容器充電時(shí)，外力克服電場(chǎng) 力，將()電荷從()極 板移到()極板當(dāng)極板電荷量為+q、-q，電 壓為 u 時(shí)，外力移動(dòng)電荷 元 dq 做功任一時(shí)刻+q-qudq極板電荷量 電壓末時(shí)刻+Q- Q+-10-5 靜電場(chǎng)的能量 能量密度26 最終電荷量為 Q，外力做總功外力的功轉(zhuǎn)為電容器中電能所有電荷系統(tǒng)都具有電勢(shì)能電荷系的總能量分布在該電荷系產(chǎn)生的電場(chǎng) 所占的整個(gè)空間之中，也即電勢(shì)能存儲(chǔ)在 電場(chǎng)中，是電場(chǎng)的能量27以平板電容器為例V 電容器的體積， 即電場(chǎng)體積二、靜電場(chǎng)能量 能量密度電場(chǎng)能量如何分布？電場(chǎng)能量密度電場(chǎng)能量28一、在內(nèi)外半徑分別為 R2 和 R3 的導(dǎo)體球殼 B 內(nèi)， 有一個(gè)半徑為 R1 的導(dǎo)體球 A ，兩球 同心，A 和 B分別帶電荷量 q 和 Q ，求： （1）電荷分布和電場(chǎng)分布 （2）A 、 B 的電勢(shì)差 （3）如 B 接地，情況怎樣？ （4）如 B 不接地，而用導(dǎo)線(xiàn) 將 A 與 B 連接，情況 怎樣？R1R2R3AB29R1R2R3ABq+Q+q+-q30R1R2R3ABQ+q+q+-qR1R2R3AB-qq+Q+q+31設(shè)各表面電荷面密度分 別為1、2、3、4假設(shè)