靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體課件

靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體

5.1導(dǎo)體靜電平衡條件

靜電平衡:帶電體系中的電荷靜止不動(dòng),電場(chǎng)分布不隨時(shí)間變化

導(dǎo)體的特點(diǎn):有足夠多的自由電子——受電場(chǎng)力會(huì)移動(dòng)

均勻?qū)w的靜電平衡條件:導(dǎo)體內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)處處為0

說(shuō)明:“均勻”指質(zhì)料均勻，溫度均勻。1對(duì)導(dǎo)體靜電平衡條件的論證

導(dǎo)體剛放入勻強(qiáng)電場(chǎng)中

只要E不為零，自由電子作定向運(yùn)動(dòng)

改變電荷分布，產(chǎn)生附加場(chǎng)兩者大小相等，方向相反——完全抵消——達(dá)到靜電平衡靜電平衡條件23導(dǎo)體靜電平衡時(shí)的性質(zhì)電勢(shì)分布導(dǎo)體是一個(gè)等勢(shì)體，導(dǎo)體表面是等勢(shì)面證明：導(dǎo)體內(nèi)部E=0導(dǎo)體內(nèi)部任意兩點(diǎn)間電勢(shì)差為零——各點(diǎn)等電勢(shì)——等勢(shì)體

——表面為等勢(shì)面

4場(chǎng)強(qiáng)分布

導(dǎo)體表面是等勢(shì)面，處處與電力線正交？=0？55.2導(dǎo)體上的電荷分布(1)體內(nèi)無(wú)電荷

導(dǎo)體處于靜電平衡時(shí)，電荷只分布在導(dǎo)體表面，導(dǎo)體內(nèi)部無(wú)電荷即

e＝0（體內(nèi)無(wú)未被抵消的凈電荷）證明：設(shè)導(dǎo)體達(dá)到靜電平衡——E內(nèi)＝0S向P點(diǎn)收縮

（2）面電荷密度與曲率半徑的關(guān)系

表面具體的電荷分布？很復(fù)雜（形狀、周圍情況）孤立導(dǎo)體表面的電荷密度與曲率之間并不存在單一的函數(shù)關(guān)系。6孤立導(dǎo)體電荷分布有以下定性規(guī)律

尖端放電：

如果場(chǎng)強(qiáng)大到可以使其周圍空氣電離——“尖端放電”。

7尖端放電及其應(yīng)用危害：雷擊對(duì)地面上突出物體（尖端）的破壞性最大；高壓設(shè)備尖端放電漏電等。

應(yīng)用實(shí)例：避雷針

電風(fēng)高壓輸電中，把電極做成光滑球狀

范德格拉夫起電機(jī)的起電原理就是利用尖端放電使起電機(jī)起電；場(chǎng)離子顯微鏡（FIM）、場(chǎng)致發(fā)射顯微鏡(FEM)乃至掃描隧道顯微鏡(STM)等可以觀察個(gè)別原子的顯微設(shè)備的原理都與尖端放電效應(yīng)有關(guān)；靜電復(fù)印機(jī)的也是利用加高電壓的針尖產(chǎn)生電暈使硒鼓和復(fù)印紙產(chǎn)生靜電感應(yīng)，從而使復(fù)印紙獲得與原稿一樣的圖象。85.3導(dǎo)體殼（腔內(nèi)無(wú)帶電體情形）

當(dāng)導(dǎo)體殼內(nèi)沒有其它帶電體時(shí)，在靜電平衡下，〔1〕導(dǎo)體殼的內(nèi)表面上處處沒有電荷，電荷只能分布在外表面；（2）空腔內(nèi)沒有電場(chǎng)，或者說(shuō)，空腔內(nèi)的電勢(shì)處處相等。證明：作Gauss面如圖必然會(huì)有電力線起始于內(nèi)表面上帶正電荷處，內(nèi)表面不是等勢(shì)面

——導(dǎo)體也不是等勢(shì)體，矛盾1、基本性質(zhì)92、法拉第圓桶

103、庫(kù)侖平方反比律的精確驗(yàn)證

實(shí)驗(yàn)時(shí)，先使聯(lián)接在一起的球1和殼3帶電，然后將導(dǎo)線抽出，將球殼3的兩半分開并移去，再用靜電計(jì)檢驗(yàn)球1上的電荷。反復(fù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明球1上總沒有電荷。

114、范德格拉夫起電機(jī)

（1）范德格拉夫起電機(jī)原理范德格拉夫起電機(jī)原理范德格拉夫起電機(jī)結(jié)構(gòu)125.4導(dǎo)體殼（腔內(nèi)有帶電體情形）1、基本性質(zhì)當(dāng)導(dǎo)體殼腔內(nèi)有其它帶電體時(shí)，在靜電平衡狀態(tài)下，導(dǎo)體殼的內(nèi)表面所帶電荷與腔內(nèi)電荷的代數(shù)和為零。證明：作Gauss面如圖13例題16(p53)

金屬球B被一同心的金屬球殼A所包圍，分別給A、B兩導(dǎo)體以電量+5μC和+3μC，問(wèn)A球殼的外表面帶電多少?142、靜電屏蔽

在靜電平衡狀態(tài)下不論導(dǎo)體殼本身是否帶電，還是外界是否存在電場(chǎng),

腔內(nèi)和導(dǎo)體殼上都無(wú)電場(chǎng)不論導(dǎo)體殼本身是否帶電，還是外界是否存在電場(chǎng),都不影響腔內(nèi)的場(chǎng)強(qiáng)分布起到了保護(hù)所包圍區(qū)域的作用，使其不受導(dǎo)體殼外表面上電荷分布以及外界電場(chǎng)的作用——靜電屏蔽空腔提供了一個(gè)靜電屏蔽的條件若外殼接地，內(nèi)、外均無(wú)影響15討論：靜電屏蔽是由導(dǎo)體靜電平衡條件決定由于電荷有