大學(xué)物理 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體

1、6.7 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電容金屬導(dǎo)電電結(jié)構(gòu)特征 導(dǎo)體中原子核做微小的熱振動(dòng)，可視為導(dǎo)體的骨架。外層價(jià)電子很容易逃離原子核的束縛而成為自由電子。這些自由電子在導(dǎo)體內(nèi)做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)，為金屬原子所共有。沒(méi)有外電場(chǎng)時(shí)，導(dǎo)體中的正負(fù)電荷均勻分布，導(dǎo)體呈電中性。沒(méi)有外電場(chǎng)時(shí)，電子將重新分布，從而影響導(dǎo)體的性質(zhì)。自由電子導(dǎo)體帶電-q 1.靜電感應(yīng)現(xiàn)象與靜電平衡條件+-+-+感應(yīng)電荷一、 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體+6.7 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電容+導(dǎo)體內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度外電場(chǎng)強(qiáng)度感應(yīng)電荷電場(chǎng)強(qiáng)度6.7 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電容+ +導(dǎo)體是等勢(shì)體靜電平衡條件（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場(chǎng)強(qiáng)度為零；（2）導(dǎo)體表面處的電場(chǎng)強(qiáng)度的方向,都與

2、導(dǎo)體表面垂直. 導(dǎo)體表面是等勢(shì)面 導(dǎo)體內(nèi)部電勢(shì)相等6.7 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電容 2.靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布+結(jié)論 導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)凈電荷(1)實(shí)心導(dǎo)體(2)有空腔導(dǎo)體 空腔內(nèi)無(wú)電荷電荷分布在表面上內(nèi)表面上有電荷嗎？6.7 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電容若內(nèi)表面帶電所以內(nèi)表面不帶電+- 結(jié)論 電荷分布在外表面上（內(nèi)表面無(wú)電荷）+矛盾導(dǎo)體是等勢(shì)體6.7 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電容 空腔內(nèi)有電荷電荷分布在表面上內(nèi)表面上有電荷嗎？ 結(jié)論 當(dāng)空腔內(nèi)有電荷 時(shí),內(nèi)表面因靜電感應(yīng)出現(xiàn)等值異號(hào)的電荷 ，外表面有感應(yīng)電荷 （電荷守恒）6.7 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電容+ 為表面電荷面密度 作錢幣形高斯面 S3.導(dǎo)體表面電場(chǎng)強(qiáng)度與電荷面

3、密度的關(guān)系表面電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與該表面電荷面密度成正比.6.7 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電容思考：E由誰(shuí)產(chǎn)生？+定性 面密度與外電場(chǎng)、導(dǎo)體形狀以及周圍環(huán)境有關(guān).4. 影響電荷面密度的因素6.7 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電容帶電導(dǎo)體尖端附近電場(chǎng)最強(qiáng) 帶電導(dǎo)體尖端附近的電場(chǎng)特別大，可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導(dǎo)體產(chǎn)生放電現(xiàn)象，即尖端放電 . 尖端放電會(huì)損耗電能, 還會(huì)干擾精密測(cè)量和對(duì)通訊產(chǎn)生危害 . 然而尖端放電也有很廣泛的應(yīng)用 . 尖端放電現(xiàn)象尖端放電現(xiàn)象的利與弊6.7 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電容二、 靜電平衡的應(yīng)用+尖端放電現(xiàn)象的利用6.7 靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體和電容 1）屏蔽外電場(chǎng)外電場(chǎng) 空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場(chǎng), 使

4、空腔內(nèi)物體不受外電場(chǎng)影響.這時(shí),整個(gè)空腔導(dǎo)體和腔內(nèi)的電勢(shì)也必處處相等.空腔導(dǎo)體屏蔽外電場(chǎng) 靜電屏蔽現(xiàn)象 接地空腔導(dǎo)體將使外部空間不受空腔內(nèi)的電場(chǎng)影響. 問(wèn)：空間各部分的電場(chǎng)強(qiáng)度如何分布 ？接地導(dǎo)體電勢(shì)為零 2）屏蔽腔內(nèi)電場(chǎng)+15例1 兩平行且面積 S 相等的導(dǎo)電板，其面積比兩極板間的距離 d 平方大很多，兩板帶電量分別為 qA 何 qB 。 求靜電平衡時(shí)兩板各面上的電荷面密度。解： 靜電平衡時(shí)，電荷分布在兩板的四個(gè)表面上。設(shè)電荷密度分別為16 兩極板內(nèi)任意兩點(diǎn)PA、PB的場(chǎng)強(qiáng)為零，有根據(jù)電荷守恒，有17解四個(gè)方程 得 例2 有一外半徑 和內(nèi)半徑 的金屬球殼，在球殼內(nèi)放一半徑 的同心金屬球，若使球殼和金屬球均帶有 的正電荷，問(wèn) 兩球體上的電荷如何分布？球心的電勢(shì)為多少？ 解 根據(jù)靜電平衡的條件求電