靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體

靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體第1頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四主要內(nèi)容：9.1導(dǎo)體的靜電平衡條件9.2靜電平衡的導(dǎo)體上的電荷分布9.3有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場(chǎng)的分析與計(jì)算9.4靜電屏蔽9.5唯一性定理第2頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四9.1導(dǎo)體的靜電平衡條件1導(dǎo)體的靜電平衡條件金屬導(dǎo)體特征：存在大量的自由電子-F-+E=0------++++++靜電感應(yīng)：

在外電場(chǎng)影響下，導(dǎo)體表面不同部分出現(xiàn)正負(fù)電荷的現(xiàn)象。靜電平衡：

導(dǎo)體內(nèi)部和表面沒(méi)有電荷的宏觀定向運(yùn)動(dòng)。第3頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四感應(yīng)電荷：因靜電感應(yīng)而在導(dǎo)體兩側(cè)表面上出現(xiàn)的電荷。靜電平衡時(shí)導(dǎo)體中的電場(chǎng)特性：1、導(dǎo)體內(nèi)部的電場(chǎng)強(qiáng)度處處為零。導(dǎo)體表面的電場(chǎng)強(qiáng)度垂直與導(dǎo)體的表面。2、導(dǎo)體內(nèi)部和導(dǎo)體表面處處電勢(shì)相等，整個(gè)導(dǎo)體是個(gè)等勢(shì)體。-F第4頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四9.2靜電平衡的導(dǎo)體上的電荷分布1.在靜電平衡下，導(dǎo)體所帶的電荷只能分布在導(dǎo)體的表面，導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷。導(dǎo)體內(nèi)部沒(méi)有凈電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體表面結(jié)論：S1實(shí)心導(dǎo)體第5頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.處于靜電平衡的導(dǎo)體，其表面上各點(diǎn)的電荷密度與表面鄰近處場(chǎng)強(qiáng)的大小成正比。高斯定理：第6頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四導(dǎo)體導(dǎo)體表面解：Δs看成無(wú)限大帶電平面,其在兩側(cè)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為:Δs以外的平面,在其兩側(cè)產(chǎn)生的場(chǎng)強(qiáng)為:可視為均勻,則由導(dǎo)體靜電平衡條件知Δs內(nèi)側(cè)有:例1.如何利用無(wú)限大平面在空間中產(chǎn)生的電場(chǎng)計(jì)算上述結(jié)論?第7頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四尖端放電：--++++++++++3.靜電平衡下的孤立導(dǎo)體，其表面處電荷密度與該表面曲率有關(guān)，曲率（1/R）越大的地方電荷密度也越大，曲率越小的地方電荷密度也越小。第8頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四熒光質(zhì)導(dǎo)電膜

+高壓場(chǎng)離子顯微鏡(FIM)金屬尖端的強(qiáng)電場(chǎng)的應(yīng)用一例接真空泵或充氦氣設(shè)備金屬尖端接地原理：樣品制成針尖形狀，針尖與熒光膜之間加高壓，樣品附近極強(qiáng)的電場(chǎng)使吸附在表面的原子電離，氦離子沿電力線運(yùn)動(dòng)，撞擊熒光膜引起發(fā)光，從而獲得樣品表面的圖象。第9頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2空腔導(dǎo)體1．腔內(nèi)無(wú)帶電體S電荷分布在導(dǎo)體外表面，導(dǎo)體內(nèi)部和內(nèi)表面沒(méi)凈電荷。結(jié)論：第10頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四2.腔內(nèi)有帶電體在靜電平衡下，電荷分布在導(dǎo)體內(nèi)、外兩個(gè)表面，其中內(nèi)表面的電荷是空腔內(nèi)帶電體的感應(yīng)電荷，與腔內(nèi)帶電體的電荷等量異號(hào)。結(jié)論：第11頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四

9.3有導(dǎo)體存在時(shí)靜電場(chǎng)的分析與計(jì)算處理靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體問(wèn)題:(1)靜電平衡條件+推論(2)靜電場(chǎng)規(guī)律(高斯定律、環(huán)流定理）(3)電荷守恒定律第12頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例2.有一外半徑R1，內(nèi)半徑為R2的金屬球殼。在球殼中放一半徑為R3的金屬球，球殼和球均帶有電量q的正電荷。問(wèn)：（1）兩球電荷分布。（2）球心的電勢(shì)。（3）球殼電勢(shì)。解：（r<R3

）（R3<r<R2）1、電荷+q分布在內(nèi)球表面。2、球殼內(nèi)表面帶電-q。3、球殼外表面帶電2q。（R2<r<R1）（r>R1）R3R2R1第13頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四（2）（3）第14頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四R3R2R11、如果內(nèi)外球連接后又?jǐn)嚅_(kāi)，求電荷分布,球殼，球體電勢(shì)大小？思考2、球殼接地，求電荷分布,球殼，球體電勢(shì)大小？3、內(nèi)球接地，求電荷分布,球殼，球體電勢(shì)大小？第15頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四BAq1q2例3.兩塊大導(dǎo)體平板，面積為S，分別帶電q1和q2，兩極板間距遠(yuǎn)小于平板的線度。求平板各表面的電荷密度。解：電荷守恒：由靜電平衡條件，導(dǎo)體板內(nèi)E=02341第16頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四例4.一個(gè)接地的導(dǎo)體球,半徑為R,原來(lái)不帶電,今將一點(diǎn)電荷+q放在球外距球心為r的地方,求球上感應(yīng)電荷Q的大小。解：導(dǎo)體球接地,表明其電勢(shì)為零,且產(chǎn)生與q異號(hào)的電荷分布在球表面上.qRQr球心處的電勢(shì)應(yīng)為:(為何選擇球心點(diǎn)來(lái)計(jì)算電勢(shì)?)如果大球不接地,求大球的電勢(shì)思考第17頁(yè)，共19頁(yè)，2023年，2月20日，星期四9.4靜電屏蔽接地空腔導(dǎo)體可以隔離內(nèi)外電場(chǎng)的影響靜電屏蔽：

1.屏蔽外電場(chǎng)外電場(chǎng)空腔導(dǎo)體可以屏蔽外電場(chǎng),使空腔內(nèi)物體不受外電場(chǎng)影響