靜電場中的導(dǎo)體()

靜態(tài)場的應(yīng)用靜電分離SteadyFieldApplications靜電噴涂

1第12章導(dǎo)體電學(xué)12.1靜電場中的導(dǎo)體12.2電容和電容器12.3傳導(dǎo)電流12.4電動勢穩(wěn)恒電場212.1靜電場中的導(dǎo)體

(electrostaticequilibriumofconductor）一.金屬導(dǎo)體模型自由電子二.靜電感應(yīng)現(xiàn)象在外電場的作用下，導(dǎo)體中的自由電子重新分布而呈現(xiàn)出帶電的現(xiàn)象。3三.導(dǎo)體的靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)部和表面都無電荷定向移動時的狀態(tài).四.導(dǎo)體的靜電平衡條件表面E內(nèi)=0E表表面用電勢表示：靜電平衡時的導(dǎo)體是等勢體,其表面是等勢面.等勢體等勢面4接地

(ground)

：q1q2大地（等勢體）(等勢區(qū))無限遠(yuǎn)取得與無限遠(yuǎn)相同的電勢（通常取為零）。5五.靜電平衡時導(dǎo)體上的電荷分布規(guī)律1.導(dǎo)體靜電平衡時電荷分布在表面★實心導(dǎo)體：

S是任意的。令S→0，則必有內(nèi)=0。內(nèi)=0SV理由：6外E內(nèi)內(nèi)S內(nèi)★

導(dǎo)體殼：S外可不為零,但內(nèi)和E內(nèi)必為零。理由：在導(dǎo)體中包圍空腔選取若內(nèi)0，則內(nèi)必有正負(fù)

與導(dǎo)體靜電平衡矛盾E線從正電荷到負(fù)電荷只能內(nèi)=0，且腔內(nèi)無E線=0=0只能

E內(nèi)

=0。S:7外q內(nèi)表E內(nèi)內(nèi)q

0

0★導(dǎo)體殼內(nèi)有電荷：外可不為0,但必有內(nèi)0，理由：在導(dǎo)體中包圍空腔做高斯面S

=-qS82.表面場強(qiáng)與面電荷密度的關(guān)系小扁柱體表面為S3.孤立導(dǎo)體表面電荷分布的特點(diǎn)孤立導(dǎo)體:曲率越大處,面電荷密度也越大尖端放電(pointdischarge)9空氣中的直流高壓放電：10閃電：雷擊大橋遭雷擊后的草地11俘獲閃電：激光束引起空氣電離，使閃電改道.Z形通道被迫沖向云層120六.有導(dǎo)體存在時靜電場的分析與計算依據(jù)：靜電平衡條件，12求導(dǎo)體板兩表面的面電荷密度。

解:1、2電荷守恒：導(dǎo)體內(nèi)場強(qiáng)為零：

電荷守恒，高斯定理。E２

E１

E0平行放置一大的不帶電導(dǎo)體平板。例1：面電荷密度為0的均勻帶電大平板旁，1+

2=0E0+E1-E2=013例2:兩個無限大帶電平板平行放置，面積為S，帶電量分別為Q、-Q。求靜電平衡時，板上電荷分布及周圍電場分布.解：解得方向向右；求電場分布？14例3一個帶電金屬球半徑R1,帶電量q1

,放在另一個帶電球殼內(nèi),其內(nèi)外半徑分別為R2、R3，球殼帶電量為q，試求此系統(tǒng)的電荷、電場分布以及球與球殼間的電勢差。如果用導(dǎo)線將球殼和球接一下又將如何？解：高斯面設(shè)球殼內(nèi)外表面電量：15如果用導(dǎo)線將球和球殼接一下，球殼外表面16七.靜電屏蔽（electrostaticshielding）1.靜電平衡下空腔導(dǎo)體的性質(zhì)(1)第一類空腔(金屬空腔導(dǎo)體內(nèi)部無帶電體)+qV=C1V=C117(2)第二類空腔(金屬空腔導(dǎo)體內(nèi)部有帶電體)+q-q+q-qV=？18+q-q+Q結(jié)論：①封閉導(dǎo)體殼屏蔽了殼外電荷對殼內(nèi)的影響。②接地導(dǎo)體殼可屏蔽殼內(nèi)、外電荷間的相互影響。19

空腔導(dǎo)體殼接地與否，外界均對殼內(nèi)電場無任何影響，腔外表面的電荷分布不影響腔內(nèi)電場分布；但是腔內(nèi)有無電荷對腔外有不同的影響。例如：輸弱信號的導(dǎo)線外，使用由金屬絲編織的屏蔽線層；精密電子測量儀外，建金屬屏蔽室；高壓設(shè)備周圍都用金屬柵網(wǎng)接地做保護(hù)，它起靜電屏蔽作用，內(nèi)外互不影響。20屏蔽室門21屏蔽室門（雙層銅皮）22屏蔽室接地電阻（深度20m）23高壓大廳網(wǎng)狀接地電阻（深度1米）24汽車是個靜電屏