第6章靜電場中的導體

練習導體球（半徑R1）和導體球殼（半徑R2和R3），導體球電量q、球殼電量-q，求電勢分布。R3R2R1q-q第6章靜電場中的導體電容導體

導電性能很好的材料電介質(zhì)（絕緣體）

導電性能很差的材料半導體

導電性能介于導體和-

絕緣體之間的材料（各種金屬、電解質(zhì)溶液）（云母、膠木等）靜電場導體、電介質(zhì)相互作用相互影響●

重點導體的靜電平衡性質(zhì)空腔導體及靜電屏蔽電容、電容器難點導體靜電平衡下電場強度矢量、電勢和電荷分布的計算§6-1靜電場中的導體（金屬導體）一、靜電感應與靜電平衡1、導體的特點Ⅰ其內(nèi)部存在著自由電荷,受電場作用可以移動.Ⅱ均勻?qū)w：質(zhì)料均勻、溫度均勻.2、靜電平衡靜電感應EE外E感+==內(nèi)02、靜電平衡靜電平衡

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導體中電荷沒有定向移動，電場分布不隨時間發(fā)生變化(穩(wěn)定狀態(tài))Ⅲ導體靜電平衡條件：⑴導體內(nèi)部任意點的場強為零。⑵導體表面附近的場強方向處處與表面垂直。E:U：？

達到靜電平衡的導體為等勢體，導體的表面為等勢面等勢體等勢面導體內(nèi)導體表面證明：U：金屬球放入前電場為一均勻場E金屬球放入后電力線發(fā)生彎曲電場為一非均勻場+++++++E二、靜電平衡時導體上的電荷分布qE三種情況1實心導體2空腔導體（腔內(nèi)無帶電體）3.空腔導體（腔內(nèi)有帶電體）1.實心導體★★在導體達到靜電平衡時，體內(nèi)無電荷（ρe=0），電荷只分布在導體表面.++++++++++++++++P證明：作高斯面S球面外側(cè)的電場強度？任意形狀的導體表面之外附近空間的場強證明：與該處導體表面的面電荷密度σ有關系2.空腔導體（腔內(nèi)無帶電體）靜電平衡時，導體內(nèi)場強處處為零，導體為等勢體，導體內(nèi)表面處處無電荷，電荷只能分布在外表面上。++++++++++++++++證明：體內(nèi)任取高斯面3.空腔導體（腔內(nèi)有帶電體）腔體內(nèi)表面所帶的電量和腔內(nèi)帶電體所帶的電量等量異號，腔體外表面所帶的電量由電荷守恒定律決定。q2q放入后1q1+qq+12q14靜電屏蔽++++舉例屏蔽線金屬網(wǎng)當導體接地時，空腔內(nèi)各點相對地的電勢不再變化，腔外電場也不受腔內(nèi)電場影響外部屏蔽：法拉第籠

高壓靜電屏蔽原理，外電作用下接近電場的部位產(chǎn)生感應電荷，感應電荷電場與外電場在球殼內(nèi)部的電場始終為零，由于籠子接地，因此電勢為零。高壓電極和籠殼外部放電時，人站在籠中始終處于E=0狀態(tài)，因此無論人在籠中的什么動作，包括能摸籠子殼高壓放電部位時，絕對安全

孩子勇敢地走進5萬伏高壓電籠，感受“電磁屏蔽”實驗

導線即：用導線連接兩導體球，兩個小球，電荷應怎樣分布？表面上愈尖銳處電荷密度越大。等勢體靜電平衡下的孤立導體，其表面某處面電荷密度σ與該表面曲率有關，曲率越大的地方，電荷密度σ也越大。尖端放電

對于有尖端的帶電導體，尖端處電荷面密度大，則導體表面鄰近處場強也特別大。當場強超過空氣的擊穿場強時，就會產(chǎn)生空氣被電離的放電現(xiàn)象，稱為尖端放電。例1

放入導體板B已知：導體板A：S，Q>0;求：①A、B上的電荷分布及空間的電場分布;解：由靜電平衡條件可知：板:由電荷守恒定律：板:解方程得:電荷分布ab++++++++++++----場強分布：兩板之間：板左側(cè)：板右側(cè)：導體表面附近處的場強為：場強分布也可以由迭加法求得。

將B板接地，求電荷及場強分布點：點：板接地時：電荷分布

場強分布兩板之間兩板之外§6-2電容與電容器一、孤立導體的電容

設真空中有一孤立導體球（離其他導體足夠遠），半徑為R，帶電量為Q，選無限遠為電勢零點，則導體球的電勢為孤立導體的電容只與導體本身的形狀、大小有關；與是否帶電無關；單位（SI）：孤立導體球的電容為

電容C是反映導體容電能力的物理量。用單位電勢差容納的電量來表征。二、電容器的電容（1）q為一個極板所帶電量的絕對值，為兩極板板間電勢差。電容器:由兩個導體組成,他們可以將電場集中在兩者之間,不受外界導體或其他帶電體影響,因而有一定的電勢差.電容器的電容（2）C是描述電容器儲電本領的物理量，符號為

固定電容器可變電容器（3）C取決于電容器兩板的形狀、大小、相對位置及中間電介質(zhì)的種類和分布情況。B（a）(b)(c)(d)幾種常見形狀的電容器1.平行板電容器已知：設、分別帶電、間場強分布電勢差由定義與有關；２.球形電容器已知設場強分布電勢差