高二物理競賽靜電場中的導(dǎo)體課件

§7-6靜電場中的導(dǎo)體金屬導(dǎo)體(conductor)的電結(jié)構(gòu)靜電場導(dǎo)體相互作用相互影響？

包含自由電子，可以在導(dǎo)體內(nèi)部不受束縛的遷移。宏觀上任意微小體積元內(nèi),自由電子的負(fù)電荷和晶體點(diǎn)陣上的正電荷的數(shù)目相等,整個導(dǎo)體或其中任一部分都顯現(xiàn)電中性.一、導(dǎo)體的靜電平衡靜電感應(yīng)：導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在外場作用下發(fā)生定向運(yùn)動，而使導(dǎo)體上電荷重新分布的現(xiàn)象。------+++++----++-+靜電平衡：導(dǎo)體上沒有電荷作定向運(yùn)動的狀態(tài)導(dǎo)體(帶電或不帶電)靜電感應(yīng)現(xiàn)象過程外電場作用下自由電子作宏觀定向運(yùn)動電荷重新分布導(dǎo)體表面一端帶負(fù)電,另一端帶正電,稱感應(yīng)電荷.附加電場自由電子宏觀定向運(yùn)動停止.靜電平衡狀態(tài)靜電平衡特點(diǎn)：導(dǎo)體內(nèi)部場強(qiáng)處處為零電場

電勢導(dǎo)體為一等勢體表面場強(qiáng)垂直于導(dǎo)體表面導(dǎo)體表面是一個等勢面二、導(dǎo)體上的電荷分布1.實(shí)心導(dǎo)體結(jié)論:導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷(netcharge),電荷只能分布在導(dǎo)體外表面.2.空腔導(dǎo)體，腔內(nèi)無電荷E=0S++++++++++++++++++++E=0S+q--------結(jié)論:電荷分布在導(dǎo)體外表面,導(dǎo)體內(nèi)部和內(nèi)表面沒凈電荷.3.空腔導(dǎo)體，腔內(nèi)有電荷內(nèi)表面感應(yīng)出

電荷分布在導(dǎo)體內(nèi)外兩個表面,內(nèi)表面帶電荷-q.根據(jù)電荷守恒定律,外表面帶電為:

Q是原導(dǎo)體所帶電荷.結(jié)論:4.帶電導(dǎo)體表面附近的場強(qiáng)尖端放電現(xiàn)象P實(shí)驗(yàn)表明：孤立導(dǎo)體尖銳，曲率大處，大平坦，曲率小處，小+++++++尖端放電++E大E小+-例7-19

兩個半徑分別為R和r

的球形導(dǎo)體（R>r），用一根很長的細(xì)導(dǎo)線連接起來（如圖），使這個導(dǎo)體組帶電，電勢為V，求兩球表面電荷面密度與半徑的關(guān)系。Q解:

兩個導(dǎo)體所組成的整體可看成是一個孤立導(dǎo)體系，在靜電平衡時兩者電勢相等。設(shè)這兩個球相距很遠(yuǎn)，使每個球面上的電荷分布在另一球所激發(fā)的電場可忽略不計。兩球的電勢為Q兩球的電荷密度分別為

可見電荷面密度和半徑成反比，即曲率半徑愈?。ɑ蚯视螅?，電荷面密度愈大。例7-20.證明兩無限大平行金屬板達(dá)到靜電平衡時，其相對兩面帶等量異號電荷，相背兩面帶等量同號電荷。證明：

從左至右一共有四個帶電平面，設(shè)其所帶電荷的面密度依次為1、2、3、4。以向右作為電場正向。左邊導(dǎo)體中任意一點(diǎn)的場強(qiáng)：

導(dǎo)體上的電荷分布相對兩面帶等量異號電荷.相背兩面帶等量同號電荷.證畢.在右邊導(dǎo)體中任取一點(diǎn)，則該點(diǎn)

導(dǎo)體上的電荷分布三、空腔導(dǎo)體內(nèi)外的電場靜電屏蔽1.空腔內(nèi)無電荷內(nèi)表面是否處處為零？內(nèi)表面電荷代數(shù)和為零。與靜電場環(huán)路定理矛盾結(jié)論：導(dǎo)體內(nèi)部及腔體的內(nèi)表面處處無凈電荷。導(dǎo)體內(nèi)部及腔體的電場處處為零

空腔導(dǎo)體外的電場由空腔導(dǎo)體外表面的電荷分布和其他帶電體的電荷分布共同決定。2.空腔內(nèi)有電荷---+++腔內(nèi)物體不受外場影響q-q--------q-q--------++++++++腔外物體不受內(nèi)場影響3.兩種靜電屏蔽（1）任何空腔導(dǎo)體內(nèi)的物體不會受外場影響，可屏蔽外場。（2）接地的空腔導(dǎo)體內(nèi)的電場不影響外界物體，可屏蔽內(nèi)場。---+++q-q法拉第籠例7-21一導(dǎo)體球原為中性，今在距球心r0處放一電量為+q的點(diǎn)電荷，求：(1)球上感應(yīng)電荷在球心產(chǎn)生的場強(qiáng)與電勢。解：+qr0O----++++由o指向+q由電荷守恒定律Q感=0(2)將球接地，球上感應(yīng)電荷q'多少？q'在球心產(chǎn)生的場強(qiáng)為多少？+qr0O----由o指向+q例7-22

在內(nèi)外半徑分別為R1和R2的導(dǎo)體球殼內(nèi)，有一個半徑為r的導(dǎo)體小球，小球與球殼同心，讓小球與球殼分別帶上電荷量q和Q。試求：（1）小球的電勢Vr，球殼內(nèi)、外表面的電勢；（2）小球與球殼的電勢差；（3）若