2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：靜電場中的導(dǎo)體(Conductors)

靜電場中的導(dǎo)體(Conductors)

導(dǎo)體的靜電平衡條件一、所研究的導(dǎo)體1.各向同性的均勻的金屬導(dǎo)體。2.金屬導(dǎo)體的電結(jié)構(gòu)特征：帶負(fù)電的自由電子和帶正電的晶體點(diǎn)陣。二、導(dǎo)體的靜電平衡狀態(tài)導(dǎo)體內(nèi)部和表面都沒有電荷定向移動(dòng)的狀態(tài)。靜電場中的導(dǎo)體(Conductors)三、導(dǎo)體的靜電平衡條件1.導(dǎo)體靜電平衡的微觀過程------++++++感應(yīng)電荷內(nèi)外場互相抵消，電荷不再流動(dòng)體內(nèi)合場強(qiáng)為零（等勢(shì)體），表面場強(qiáng)垂直表面（等勢(shì)面）（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的場強(qiáng)為零。（2）導(dǎo)體表面上任何一點(diǎn)的場強(qiáng)方向垂直于該點(diǎn)的表面。2.靜電平衡條件電場表述靜電平衡，導(dǎo)體是等勢(shì)體，其表面是等勢(shì)面。3.靜電平衡條件電勢(shì)表述導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零整個(gè)導(dǎo)體是等勢(shì)體導(dǎo)體表面場強(qiáng)處處垂直表面導(dǎo)體表面是等勢(shì)面4.導(dǎo)體靜電平衡條件的兩種表述等效導(dǎo)體上的電荷只能分布在表面上，其內(nèi)部沒有凈電荷。SPP點(diǎn)任意，高斯面任意。導(dǎo)體腔，若導(dǎo)體腔內(nèi)無電荷，則導(dǎo)體電荷只分布在空腔的外表面；若導(dǎo)體腔內(nèi)有電荷，則導(dǎo)體導(dǎo)體電荷分布在空腔的內(nèi)、外表面，內(nèi)外表面電荷代數(shù)和為零。++++++-++-+++-等勢(shì)體++++++++++++++++++++導(dǎo)體表面面電荷密度決定場強(qiáng)（成正比）。σP導(dǎo)體表面形狀決定電荷密度（和曲率成正比），曲率為負(fù)（凹進(jìn)去）的地方電荷面密度更小。qQRr電勢(shì)等勢(shì)體的電荷分布++++++-++-++++++++++++++++++++++形狀決定電荷密度，密度連續(xù)變化兩種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，密度的差別尖端放電(PointDischarge)+++++++++++--++電風(fēng)預(yù)防和利用尖端放電：焊接電弧，避雷針，等等例1：一塊無限大金屬板，面積S，帶電Q，在其近旁再放一塊平行大金屬板，不帶電。(1)求靜電平衡時(shí)，金屬板上的電荷分布及周圍空間的電場分布。(2)如果把第二塊金屬板接地，最后情況又如何？（忽略金屬板的邊緣效應(yīng)。）σ1σ2σ3σ4解：(1)無限大，電場垂直平板。電荷分布在四個(gè)表面。設(shè)電荷密度分別為σ1、σ2、σ3和