《靜電場中的導體》PPT課件.ppt

1、一 靜電平衡條件,感應電荷電場與外電場疊加使導體內電場為零，電子不再定向運動.,導體球外電場為外電場和感應電荷電場的疊加.,靜電感應和靜電平衡,1. 靜電感應：,由外電場引起的導體 表面電荷的重新分布,2. 靜電平衡：,導體內部和表面沒有電荷的宏觀定向運動。,靜電感應過程,E,0,E,0,+,靜電感應過程,E,0,+,+,靜電感應過程,E,0,+,+,+,靜電感應過程,E,0,+,+,+,+,+,靜電感應過程,E,0,+,+,+,+,+,靜電感應過程,E,0,+,+,+,+,+,+,靜電感應過程,E,0,+,+,+,+,+,+,+,靜電感應過程,E,0,+,+,+,+,+,+,+,+,靜電感應

2、過程,E,0,+,+,+,+,+,+,+,+,+,靜電感應過程,+,E,0,+,+,+,+,+,+,+,+,+,靜電感應過程,靜電感應最終達到靜電平衡狀態(tài),靜電平衡條件,（1）導體內部任何一點處的電場強度為零； （2）導體表面處的電場強度的方向,都與導體表面垂直.,導體表面是等勢面,導體內部電勢相等,二 靜電平衡時導體上電荷的分布,結論 導體內部無電荷,1實心導體,2有空腔導體,空腔內無電荷,電荷分布在表面上,問 內表面上有電荷嗎？,若內表面帶電,所以內表面不帶電,結論 電荷分布在外表面上（內表面無電荷）,導體是等勢體,空腔內有電荷,電荷分布在表面上,問 內表面上有電荷嗎？,結論 當空腔內有電

3、荷 時, 內表面因靜電感應出現等值異號的電荷 ，外表面增加感應電荷 . （電荷守恒）,為表面電荷面密度,作錢幣形高斯面 S,3導體表面電場強度與電荷面密度的關系,表面電場強度的大小與該表面電荷面密度成正比,注意 導體表面電荷分布與導體形狀以及周圍環(huán)境有關.,4導體表面電荷分布,帶電導體尖端附近電場最強,帶電導體尖端附近的電場特別大，可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導體產生放電現象，即尖端放電 .,尖端放電會損耗電能, 還會干擾精密測量和對通訊產生危害 . 然而尖端放電也有很廣泛的應用 .,尖端放電現象,尖端放電現象的利與弊,尖端放電會損耗電能, 還會干擾精密測量和對通訊產生危害 . 然而尖端放

4、電也有很廣泛的應用 .,尖端放電現象的利與弊,尖端放電現象,導體表面曲率半徑愈小處(即曲率愈大處),電荷面密度愈大，電場也愈大，以致空氣被擊穿，從而形成尖端放電。,在高壓設備中,為了防止因尖端放電而引起的 危險和漏電造成的損失, 具有高電壓的零部件的表 面必須做得十分光滑并盡可能做成球面。人們還 可以利用尖端放電。例如,火花放電設備的電極往 往做成尖端形狀,避雷針也是利用尖端的緩慢放電 而避免“雷擊”的。,避雷針,云層和大地間的閃電,閃電的圖片：,雷擊大橋,遭雷擊后的草地,避雷注意事項：,(1)發(fā)生強對流天氣時，如果在室外，應立即尋找蔽護所。如裝有避雷針的、鋼架的或鋼盤混凝土建筑物，作為避雷場

5、所，具有完整金屬車廂的車輛也可以利用；如找不到合適的避雷場所時，應采用盡量降低重心和減少人體與地面的接觸面積，可蹲下，雙腳并攏，手放膝上，身向前屈，千萬不要躺在地上、壕溝或土坑里，如披上雨衣，防雷效果更好。 (2) 如果在野外，千萬不要靠近空曠地帶或山頂上的孤樹，這里最易受到雷擊；不要呆在開闊的水域和小船上；高樹林子的邊緣，電線、旗桿的周圍和干草堆、帳篷等無避雷設備的高大物體附近，鐵軌、長金屬欄桿和其它龐大的金屬物體近旁，山頂、制高點等場所也不能停留。另外，在野外的人群，無論是運動的，還是靜止的，都應拉開幾米的距離，不要擠在一起，也可躲在較大的山洞里。,避雷注意事項：,(3)雷電期間，最好不要

6、騎馬、騎自行車和摩托車；不要協帶金屬物體在露天行走；不要靠近避雷設備的任何部分；不要打手機。 (4)注意當您頭發(fā)豎起或皮膚發(fā)生顫動時，可能要發(fā)生雷擊了，要立即倒在地上。受到雷擊的人可能被燒傷或嚴重休克，但身上并不帶電，可以安全地加以處理。 (5)如有強雷鳴閃電時您正巧在家里，建議無特殊需要，不要冒險外出；將門窗關閉；盡量不要使用設有外接天線的收音機和電視機，不要接打電話。,三 靜電屏蔽,1屏蔽外電場,空腔導體可以屏蔽外電場, 使空腔內物體不受外電場影響.這時,整個空腔導體和腔內的電勢也必處處相等.,接地空腔導體 將使外部空間不受 空腔內的電場影響.,問：空間各部 分的電場強度如何 分布 ？,接地導體電勢為零,2屏蔽腔內電場,空腔導體可屏蔽外電場 接地的空腔導體可屏蔽腔內電場,四 、 有導體存在時場強和電勢的計算,關于靜電屏蔽:,+,1.靜電平衡的條件,2.基本性質方程,3.電荷守恒定律,例.兩塊大導體平板，面積為S，分別帶電q1和q2，兩極板間距遠小于平板的線度