高二物理競(jìng)賽導(dǎo)體靜電平衡特性的應(yīng)用課件

1、導(dǎo)體靜電平衡特性的應(yīng)用證：在導(dǎo)體內(nèi)任一點(diǎn)P處取一任意小的高斯面S靜電平衡導(dǎo)體內(nèi)

——體內(nèi)無(wú)凈電荷

證:設(shè)a和b為靜電平衡導(dǎo)體上任意兩點(diǎn)單位正電荷由a移到b，電場(chǎng)力的功為(1)a、b在導(dǎo)體內(nèi)部：(2)a、b在導(dǎo)體表面：即——靜電平衡的導(dǎo)體是等勢(shì)體電荷分布

有空腔的導(dǎo)體：設(shè)空腔導(dǎo)體帶電荷Q(1)空腔內(nèi)沒有電荷時(shí)：電荷分布在導(dǎo)體外表面證：在導(dǎo)體內(nèi)作一包圍空腔的高斯面S導(dǎo)體內(nèi)——S內(nèi)無(wú)凈電荷存在即問題：內(nèi)表面分布等量異號(hào)電荷？

設(shè)內(nèi)表面有等量異號(hào)電荷即——矛盾則(2)空腔內(nèi)有電荷q時(shí)：

空腔內(nèi)表面：-q

導(dǎo)體外表面：Q+q由高斯定理和電荷守恒定律可證

表面附近電場(chǎng)強(qiáng)度的大小與該處表面的電荷面密度成正比證:作垂直于導(dǎo)體表面的小圓柱面，上底緊靠導(dǎo)體表面，下底在導(dǎo)體內(nèi)部不論自身是否帶電不論外部電荷的電場(chǎng)如何復(fù)雜一旦靜電平衡E內(nèi)在導(dǎo)體內(nèi)處處為零一切電荷的合場(chǎng)強(qiáng)在導(dǎo)體外E與表面附近處處與表面垂直++某導(dǎo)體++++++++++++++必有e0Es0E內(nèi)E若此時(shí)導(dǎo)體表面某處的電荷面密度為貼近該處表面的外部場(chǎng)強(qiáng)大小為EsEs表面曲率越大處，電荷面密度越大以一特例說明:設(shè)有相距很遠(yuǎn)、用導(dǎo)線相連的兩導(dǎo)體球說明：(1)上述結(jié)果是一特例的結(jié)果(2)尖銳部分

較大，平坦部分較小，凹進(jìn)部分

最小

靜電屏蔽靜電屏蔽：隔絕電的相互作用，使內(nèi)外互不影響的現(xiàn)象(1)對(duì)外電場(chǎng)的屏蔽(2)接地空腔導(dǎo)體屏蔽腔內(nèi)電荷對(duì)外界的影響封閉導(dǎo)體殼不論是否接地，內(nèi)部電場(chǎng)不受殼外電荷影響接地封閉導(dǎo)體殼外部電場(chǎng)，不受殼內(nèi)電荷的影響

導(dǎo)體放入靜電場(chǎng)中：有導(dǎo)體時(shí)靜電場(chǎng)的分析舉例導(dǎo)體的電荷重新分布影響電場(chǎng)分布靜電平衡狀態(tài)

[例]半徑為R的不帶電導(dǎo)體球附近有一點(diǎn)電荷q，它與球心O相距d，求(1)導(dǎo)體球上感應(yīng)電荷在球心處產(chǎn)生的電場(chǎng)強(qiáng)度及此時(shí)球心處的電勢(shì)；(2)若將導(dǎo)體球接地，球上的凈電荷為多少？解：(1)建立如圖所示的坐標(biāo)系設(shè)導(dǎo)體球表面感應(yīng)出電荷q’對(duì)外不顯電性能求出電場(chǎng)嗎？靜電平衡條件

球心O處電場(chǎng)強(qiáng)度為零，是±q’和q的電