第十二周-23靜電場9

1、復(fù)習(xí)電勢的計(jì)算1、電勢疊加法2、電勢定義法 靜電場小結(jié)基本物理量：基本定理靜電場有源場靜電場是無旋場靜電場是保守場基本規(guī)律：庫侖定律 高斯定理：環(huán)路定理：基本計(jì)算：最基本的電場點(diǎn)電荷的電場場強(qiáng)的計(jì)算疊加法高斯定理法電勢的計(jì)算疊加法定義法幾種特殊帶電體的電場1、點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場強(qiáng)度2、無限大均勻帶電平面產(chǎn)生的電場 等勢面等勢面3、無限長均勻帶電直線4、無限長均勻帶電圓柱面：5、均勻帶電球面靜電場 導(dǎo)體、電介質(zhì)研究電場和物質(zhì)的相互作用9-5 靜電場中的導(dǎo)體（金屬導(dǎo)體） 一、靜電感應(yīng)與靜電平衡1、導(dǎo)體的特點(diǎn)無外電場時(shí)，自由電子作無規(guī)則熱運(yùn)動。沒有宏觀定向移動,導(dǎo)體不顯電性。2、靜電感應(yīng)現(xiàn)象靜電感應(yīng)現(xiàn)

2、象：在外電場作用下，引起導(dǎo)體中電荷重新分布而呈現(xiàn)出的帶電現(xiàn)象靜電平衡： 靜電場中的導(dǎo)體內(nèi)沒有電荷定向移動. 導(dǎo)體內(nèi)部任意點(diǎn)的場強(qiáng)為零。 導(dǎo)體表面處的場強(qiáng)方向處處與表面垂直。E :3、靜電平衡4、靜電平衡導(dǎo)體的特點(diǎn)： 達(dá)到靜電平衡的導(dǎo)體為等勢體，導(dǎo)體的表面為等勢面導(dǎo)體內(nèi)導(dǎo)體表面證明：U：？1. 實(shí)心帶電導(dǎo)體在導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡時(shí)，體內(nèi)無凈電荷（=0），凈電荷只分布在導(dǎo)體表面.+P證明：作高斯面S 二、靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上的凈電荷分布 2. 空腔導(dǎo)體+ 1）空腔內(nèi)無帶電體結(jié)論在體內(nèi)緊貼內(nèi)表面取一高斯面，由高斯定理：可知：內(nèi)表面電荷總量為零。若內(nèi)表面上有正負(fù)兩種電荷，則必有電場線由正電荷指向負(fù)電荷。問題：

3、是否有可能內(nèi)表面上有正負(fù)等量的電荷？與導(dǎo)體為等勢體相矛盾。空腔內(nèi)無帶電體時(shí)，凈電荷只能分布在導(dǎo)體外表面上，導(dǎo)體內(nèi)表面上處處無凈電荷2）空腔內(nèi)有帶電體空腔內(nèi)無帶電體時(shí)，外表面總電量為Q。+空腔內(nèi)引入帶電體Q時(shí)，外表面總電量變?yōu)镼1。內(nèi)表面總帶電量變?yōu)镼。+內(nèi)表面帶電量和腔內(nèi)的總電量等值異號，外表面總電量由電荷守恒定律決定。由高斯定理、導(dǎo)體的靜電平衡條件及電荷守恒定律可以證明：+總的結(jié)論：靜電平衡狀態(tài)下，導(dǎo)體的凈電荷只能出現(xiàn)在導(dǎo)體的表面上，導(dǎo)體內(nèi)處處沒有凈電荷。當(dāng)帶電導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體表面之外非常鄰近表面處的場強(qiáng) 與導(dǎo)體表面的面電荷密度有如下關(guān)系：證明：三、導(dǎo)體表面的電場強(qiáng)度導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡

4、時(shí)，導(dǎo)體表面的電荷分布與曲率半徑有關(guān)，曲率半徑越大處電荷密度越低。四. 導(dǎo)體表面的電荷分布即：表面上越平坦處電荷密度越小，越尖銳處電荷密度越大。尖端放電（避雷針工作原理） 對于有尖端的帶電導(dǎo)體，尖端處電荷面密度大，則導(dǎo)體表面鄰近處場強(qiáng)也特別大。當(dāng)場強(qiáng)超過空氣的擊穿場強(qiáng)時(shí)，就會產(chǎn)生空氣被電離的放電現(xiàn)象，稱為尖端放電。5 靜電屏蔽原理+（1）利用空腔導(dǎo)體或緊密的金屬網(wǎng)來屏蔽外電場，使空腔內(nèi)物體不受外電場的影響如何防止導(dǎo)體空腔中的電荷對導(dǎo)體外其他物體的影響？舉例：電子儀器設(shè)備外面的金屬罩，通訊電纜外面包的鉛皮當(dāng)導(dǎo)體接地時(shí)，空腔內(nèi)各點(diǎn)相對地的電勢不再變化，腔外電場不受腔內(nèi)電場影響。例.求 電荷及場強(qiáng)分

5、布；球心的電勢 如用導(dǎo)線連接A、B，再作計(jì)算解:由高斯定理得電荷分布場強(qiáng)分布已知:金屬球R1，金屬球殼R2、R3，分別帶電q、Q 球心的電勢 場強(qiáng)分布球殼外表面帶電用導(dǎo)線連接A、B，再作計(jì)算中和連接A、B，一、靜電感應(yīng)與靜電平衡（導(dǎo)體的靜電平衡條件） 二、靜電平衡時(shí)導(dǎo)體上的電荷分布 1. 實(shí)心導(dǎo)體2. 空腔導(dǎo)體（1）腔內(nèi)無帶電體：（2）腔內(nèi)有帶電體：導(dǎo)體內(nèi)部任意點(diǎn)的場強(qiáng)為零。導(dǎo)體表面附近的場強(qiáng)方向處處與表面垂直。一個(gè)推論：靜電平衡的導(dǎo)體是等勢體，導(dǎo)體表面是等勢面。 導(dǎo)體內(nèi)部各處凈電荷為0，電荷只能分布在導(dǎo)體表面。電荷只分布在導(dǎo)體的外表面上。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。小結(jié)三、導(dǎo)體表面附近場強(qiáng)四. 導(dǎo)體表面的電荷分布五、 靜電屏蔽導(dǎo)體表面的電荷面密度與導(dǎo)體表面的曲率半徑有關(guān)：曲率半徑大處電荷密度低；即：表面上愈尖銳處電荷密度越大。 接地封閉導(dǎo)體殼（或金屬