靜電場中的導(dǎo)體上課

根據(jù)電結(jié)構(gòu)，物質(zhì)可以分成兩類：導(dǎo)體：內(nèi)部有大量的可以自由移動(dòng)的電荷。金屬導(dǎo)體：自由電子導(dǎo)電（1028m-3）電介質(zhì)（絕緣體）：無自由電荷，不導(dǎo)電。

§7.7靜電場中的導(dǎo)體

一、導(dǎo)體的靜電平衡一靜電感應(yīng)靜電平衡條件++++++++++++++++++++++++++靜電平衡條件（1）導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)處的電場強(qiáng)度為零；（2）導(dǎo)體表面處的電場強(qiáng)度的方向,都與導(dǎo)體表面垂直.導(dǎo)體內(nèi)部電勢相等導(dǎo)體表面是等勢面二靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上電荷的分布1

實(shí)心導(dǎo)體++++++++++結(jié)論處于靜電平衡的導(dǎo)體內(nèi)部無電荷2

有空腔導(dǎo)體空腔內(nèi)無電荷電荷分布在表面上內(nèi)表面上有電荷嗎？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(dāng)空腔內(nèi)有電荷時(shí),內(nèi)表面因靜電感應(yīng)出現(xiàn)等值異號(hào)的電荷，外表面有感應(yīng)電荷（電荷守恒）+++++++++++++++++++3

導(dǎo)體表面電場強(qiáng)度與電荷面密度的關(guān)系為表面電荷面密度表面電場強(qiáng)度的大小與該表面電荷面密度成正比+++++++++注意導(dǎo)體表面電荷分布與導(dǎo)體形狀以及周圍環(huán)境有關(guān).4導(dǎo)體表面電荷分布孤立導(dǎo)體表面曲率大的地方

大帶電導(dǎo)體尖端附近電場最強(qiáng)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，即尖端放電

.尖端放電會(huì)損耗電能。

然而尖端放電也有很廣泛的應(yīng)用

.尖端放電現(xiàn)象尖端放電現(xiàn)象的利與弊<避雷針>max空氣中的直流高壓放電圖片：避雷針必須可靠接地帶電云避雷針的工作原理++++－－－－－++－+例11234QAQBAB如圖,面積各為S的兩導(dǎo)體大平板A、B,分別帶電荷QA、QB.求各板面上的面電荷密度1、2、3、4.解：各板面可視為無限大均勻帶電平面.由電荷守恒及靜電平衡條件,有1+2=QA/S①(QA=const.)③④→1-4=0⑤2+3=0⑥(外側(cè)——等量同號(hào)!)(內(nèi)側(cè)——等量異號(hào)!)3+4=QB/S②(QB=const.)1-2-3-4=0③(EA=0)1+2+3-4=0④(EB=0)①②⑤⑥→1=(QA+QB)/2S2=(QA-QB)/2S3=-(QA-QB)/2S4=(QA+QB)/2S[討論]①若QB=0則1=4=QA/2S2=-3=QA/2S——兩板內(nèi)、外側(cè)均有電荷!②若B板接地則UB=04=0(否則有電場線外延,UB0)1=02=QA/S3=-QA/S導(dǎo)體接地(不管其哪一部分接地),則其遠(yuǎn)離另一帶電體的一端不帶電Note:例2R1R2R3如圖,金屬球帶電荷q,金屬球殼帶電荷Q.求此系統(tǒng)的電荷分布.解：設(shè)從內(nèi)到外三個(gè)球面上電荷各為q1,q2,q3則q1=qq2=-q(高斯定理)q3=Q+q(電荷守恒)[討論]①若球殼接地則U殼=0q3=0(否則有電場線外延,U殼0)q1=q,q2=-q②若內(nèi)球接地則U球=0q10(否則q2=0,q3=Q,U球0)設(shè)q1=q，則q2=-q，q3=Q+q③若內(nèi)球接觸球殼后再返回原處則q1=0(接觸一體電荷分布于外表面)由q2=0,q3=Q+q例3-q將一負(fù)電荷移到一不帶電的導(dǎo)體附近,則導(dǎo)體內(nèi)的場強(qiáng)

,導(dǎo)體的電勢

.(填增大、不變、減小)解：⑴不變.(場強(qiáng)保持為零)⑵減小.+++---導(dǎo)體的感應(yīng)負(fù)電荷上有來自無窮遠(yuǎn)處的電場線.

[討論]①若將導(dǎo)體左端接地，則

(A)導(dǎo)體上的正電荷入地．

(B)導(dǎo)體上的負(fù)電荷入地．

(C)導(dǎo)體上的電荷不動(dòng)．

(D)導(dǎo)體上的所有電荷都入地．Answer:(B)-q+++---②若導(dǎo)體是球形的,半徑為R,點(diǎn)電荷-q與球心相距r,則U導(dǎo)=?Hint：③接上,若將球形導(dǎo)體接地,

則Q導(dǎo)=?Answer:Q導(dǎo)=Rq/r

1

屏蔽外電場外電場空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場,使空腔內(nèi)物體不受外電場影響.空腔導(dǎo)體屏蔽外電場

靜電屏蔽接地空腔導(dǎo)體將使外部空間不受空腔內(nèi)的電場影響.接地導(dǎo)體電勢為零

2

屏蔽腔內(nèi)電場++++++++物理實(shí)質(zhì)：殼外及導(dǎo)體外表面的電荷，在腔內(nèi)產(chǎn)生的場強(qiáng)為零；殼內(nèi)及導(dǎo)體內(nèi)表面的電荷，在腔外產(chǎn)生的場強(qiáng)為零．

例有一內(nèi)半徑和外半徑的金屬球殼，在球殼內(nèi)放一半徑的同心金屬球，若使球殼和金屬球分別帶有