静电场中的导体.ppt

导体和电介质的现象与应用
雷击尖端
与电容器
静电感应:
在电场力作用下,导体中自由电子作宏观定向运动,使电荷产生重新分布的现象。
1. 金属导体与电场的相互作用
特征:导体内存在大量的自由电子
无外场时:无规运动
在外场中:
无规运动宏观定向运动
静电场中的导体
一、导体的静电平衡
静电感应过程
E
0
导体达到静电平衡
静电平衡:
导体内部及表面均无电荷定向运动,
导体上电荷及空间电场分布达到稳定.
条件:
推论:
导体是等势体
导体表面是等势面。

导体上感应电荷将对原来的外加电场施加影响,改变其分布。
二、静电平衡时导体上电荷的分布
(1) 实心导体静电平衡下,导体所带的电荷只能分布在导体的外表面上,内部无净电荷。
证明:在导体内任取体积元
由高斯定理
体积元任取
导体内各处
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导体静电平衡时,电荷只能分布在导体表面!
如果有空腔,且空腔中无电荷,则
如果有空腔,且空腔中有电荷,则
空腔内表面和导体中无净电荷,净电荷只能分布在导体外表面!
在内、外表面分别分布有与腔内电荷电性相反和相同的等量净电荷!
+q
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(2) 对于内部有空腔的导体,当处于静电平衡时:
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静电屏蔽的应用
精密电磁仪器金属外罩使仪器免受外电场干扰
高压设备金属外罩避免其电场对外界产生影响.
电磁信号传输线外罩金属丝编制屏蔽层免受外界影响.
高压带电作业中工人师傅穿的金属丝编制的屏蔽服使其能够安全的实施等电势高压操作.
法拉第对800千伏火花放电的屏蔽实验
法拉第
(3)导体的表面场强
由高斯定理可证明
证明:
由高斯定理
矢量式:
为导体表面法向矢量
B
孤立
导体
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导体球
孤立带电
对于孤立带电导体,电荷在其表面上的分布由导体表面的曲率决定. `
在表面凸出的尖锐部分(曲率是正值且较大)电荷面密度较大
C
A
在比较平坦部分(曲率较小)电荷面密度较小,
在表面凹进部分带电面密度最小。
孤立球体表面电荷均匀分布。
(4)导体表面的电荷密度