资源描述
单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,本小节和,6.3,节研究的问题：物质与场作用,仍然是静电场 所以场量仍是,基本性质方程仍是,思路,：物质的,电,性质 对,电场,的影响,解出场量,6.2,导体存在时的静电场,2,导体 绝缘体,1.,导体,存在,大量,的可自由移动的电荷,conductor,2.,绝缘体,理论上认为,无,自由移动的电荷,也称,电介质,dielectric,3.,半导体,介于上述两者之间,semiconductor,讨论金属导体和电介质对场的影响,3,一,.,金属导体的静电平衡,1.,静电平衡,导体内部和表面无自由电荷的定向移动,说导体处于静电平衡状态,2.,导体静电平衡的条件,e,e, , ,4,3.,导体的电势,证：在导体上任取两点,和,注意：,导体等势是导体体内电场强度处处为零和表面场垂直表面的必然结果,所以,导体,等势,是静电平衡条件的,另一种表述,导体静电平衡时 导体各点电势相等,即导体是等势体 表面是等势面,5,4.,导体上电荷的分布,由导体的静电平衡条件和静电场的基本性质,可以得出导体上的电荷分布,导体体内处处不带电,证明：在导体内任取体积元,由高斯定理,体积元任取,证毕,带电只能在导体表面！,6,导体表面电荷,导体,设导体表面某处电荷面密度为,该处的电场强度为,设,P,是导体外紧靠导体表面的一点,导体表面,由高斯定理有,得,外法线方向,写作,7,孤立带电导体表面电荷分布,尖端放电,孤立带电导体球,孤立导体,一般情况较复杂 孤立的带电导体 电荷分布实验的定性分布,在表面凸出的尖锐部分,(,曲率是正值且较大,),电荷面密度较大,在比较平坦部分,(,曲率较小,),电荷面密度较小,在表面凹进部分带电面密度最小,演示,:,静电 高压带电操作,8,空气中的直流高压放电图片：,9,云层和大地间的闪电,闪电的图片：,10,雷击大桥,遭雷击后的草地,11,俘获闪电：,激光束引起空气电离，使闪电改道,Z,形通道,被迫冲向云层,12,举例说明,有导体存在时静电场场量的计算,原则,:,静电平衡的条件,基本性质方程,电荷守恒定律,13,例,1,无限大的带电平面的场中,平行放置一无限大金属平板,求：金属板两面电荷面密度,解,:,设金属板面电荷密度,由对称性和电量守恒,（,1,）,导体体内任一点,P,场强为零,（,2,）,14,例,2,金属球,A,与金属球壳,B,同心放置,求,:1),电量分布,已知：球,A,半径为,带电为,金属壳,B,内外半径分别为,带电为,2),球,A,和壳,B,的电势,15,解：,1),导体带电在表面,球,A,的电量只可能在球的表面,壳,B,有两个表面,电量可能分布在内、外两个表面,由于,A B,同心放置,仍维持球对称,电量在,A,表面、,B,内表面分布均匀,16,证明壳,B,上电量的分布：,在,B,内紧贴内表面作高斯面,S,面,S,的电通量,高斯定理,电荷守恒定律,思考,：该结论对,内表面,的,形状、内部带电状况,有限制吗？,外表面相当于孤立带电表面 由于曲率相同 所以均匀分布,17,等效,:,在真空中三个均匀带电的球面,利用叠加原理,球面电荷单独存在时对电势的贡献,第,1,个,第,2,个,第,3,个,18,例,3,接地导体球附近有一点电荷,q,如图所示,求,:,导体上感应电荷的电量,解,:,接地 即,设,:,感应电量为,Q,由导体是个等势体 知,o,点的电势为0 由电势叠加原理有关系式：,19,二,.,导体壳与静电屏蔽,(,导体的应用之一,),腔内,腔外,导体壳的结构特点：,两区域： 腔内、腔外,两表面： 内表面、外表面,内表面,外表面,20,腔,内,部的电场：,只与腔,内,带电体及腔内的几何因素 介质有关,或说：,在腔,内,任一点,腔,外,部的电场：,只与腔,外,带电体及腔外的几何因素 介质有关,或说：,在腔,外,任一点,21,静电屏蔽的装置,-,接地,导体壳,静电屏蔽：,腔内、腔外的场,互,不影响,腔内场,只与内部带电量及内部几何条件,及介质有关,腔外场,只由外部带电量和外部几何条件,及介质决定,思考：不接地行吗？,22,汽车是个静电屏蔽室：闪电击中汽车。,车内安然无恙！,23,1.,孤立导体的电容,电容只与几何因素和介质有关,固有的容电本领,孤立导体的电势,法拉,F,SI,定义,三,.,电容器及电容,(,导体的应用之二,),24,例 求真空中孤立导体球的电容,(,如图,),设球带电为,Q,解：,导体球电势,导体球电容,介质,几何,欲得到,1,F,的电容 孤立导体球的半径？,由孤立导体球电容公式知,实在难啊！,25,2.,导体组的电容,由静电屏蔽,-,导体壳内部的场只由腔内的电量,和几何条件及介质决定,(,相当于孤立,),腔内导体表面与壳的内表面形状,及相对位置,设,定义,几何条件,内表面,电容的计算,26,典型的电容器,平行板,d,球形,柱形,27,例,求柱形电容器单位长度的电容,设单位长度带电量为,柱形, ,解：,28,常见的电容器,29,电容储能和静电场的能量密度,带有大电容的电路是存在危险！,
展开阅读全文