高二物理競賽靜電平衡的導(dǎo)體上的電荷分布 課件

++++++++++結(jié)論：導(dǎo)體內(nèi)部無凈電荷1.

實心導(dǎo)體2.

有空腔導(dǎo)體

空腔內(nèi)無電荷1靜電平衡的導(dǎo)體上的電荷分布一.處于靜電平衡的導(dǎo)體，其內(nèi)部各處凈電荷為零，電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。電荷分布在表面上++--疑問：內(nèi)表面上有電荷嗎？注意：封閉面S

內(nèi)的總電荷為零存在兩種可能：導(dǎo)體的內(nèi)表面無電荷；一是導(dǎo)體的內(nèi)表面上一部分帶正電，另一部分帶負電，但其代數(shù)和為零。++--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)表面無凈電荷）矛盾導(dǎo)體是等勢體++++++++++

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：當空腔內(nèi)有電荷時，內(nèi)表面因靜電感應(yīng)出現(xiàn)等值異號的電荷，外表面有感生電荷（電荷守恒）。+++++++++++

為表面電荷面密度作錢幣形高斯面

S結(jié)論：處于靜電平衡的導(dǎo)體，其表面上各處的面電荷密度與當?shù)乇砻婢o鄰處的電場強度的大小成正比。注意：電場實際上是所有電荷（包括該導(dǎo)體上的全部電荷以及導(dǎo)體外現(xiàn)有的其它電荷）產(chǎn)生的，E是這些電荷的合場強。+++++++++++作錢幣形高斯面

S三.導(dǎo)體表面電荷分布：孤立的導(dǎo)體處于靜電平衡時，它的表面各處的面電荷密度與各處表面的曲率有關(guān)，曲率越大的地方，面電荷密度也越大。+++++++++結(jié)論：導(dǎo)體表面電荷分布與導(dǎo)體形狀有關(guān)。1.對于孤立的球形帶電導(dǎo)體，由于球面上各部分的曲率相同，所以球面上電荷的分布是均勻的，面電荷密度在球面上處處相同。帶電導(dǎo)體尖端附近電場最強帶電導(dǎo)體尖端附近的電場特別大，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——尖端放電2.尖端放電現(xiàn)象討論尖端放電會損耗電能,還會干擾精密測量和對通訊產(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)象的利與弊弊利高壓輸電線高壓電氣設(shè)備火花放電設(shè)備避雷針<避雷針>尖端放電現(xiàn)象的利用世界上發(fā)明避雷針最早的應(yīng)該是中國?！裘绹母惶m克林發(fā)明的？漢武帝時期：“鴟尾，東海有魚虬，噴浪則雨降，尾似鴟，因以為名。漢柏梁臺災(zāi)，越巫上厭勝之法，遂設(shè)鴟魚之象于屋脊?！?/p>

——宋龐元英《文昌弈錄》

雷電

雷擊草地例：有兩個相距很遠的球形帶電導(dǎo)體，大、小球半徑分別為R

和r，用一根很長的細導(dǎo)線連接起來。求兩球面電荷密度之比。RrQq分析：設(shè)連接后，大、小球面電荷分別為Q

和q。由于兩球相距很遠，可認為是孤立導(dǎo)體，電荷均勻分布，且設(shè)面電荷密度分別為σ1和σ2。兩球連接后成一整體，電勢相等，即：對大球：對小球：結(jié)論：電荷面密度與曲率半徑成反比，即與曲率成正比。曲率越大，電荷面密度越大。討論題：1.將一個帶電+q、半徑為RB

的大導(dǎo)體球B

移近一個半徑為RA而不帶電的小導(dǎo)體球A，試判斷下列說法是否正確。B球電勢高于A球。以無限遠為電勢零點，A球的電勢

。在距B

球球心的距離為r(r>>RB)

處的一點