§静电场中的导体.ppt

本章研究物质(导体、电介质)与静电场的相互作用。
物质在电场作用下产生的变化,而这些变化对电场产生的影响。
第七章静电场中的导体和电介质
物质与场是物质存在的两种形式.
由于物质的固有电结构不同,所以不同物质处于外电场中时表现出的特性也就不同,电场做出的响应也不同。
静电场与导体的相互作用
静电感应
导体内的电场
介质极化
电介质内的电场
由电场的基本性质方程
解出场强与电势
静电场与电介质的相互作用
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感应电荷
§7-1 静电场中的导体
一、静电平衡状态
:导体内部和表面都没有电荷的宏观移动。
导体内电场强度
外电场强度
感应电荷电场强度
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+
+
+
+
+
:
导体内部的电场强度处处为零.
二、导体达到静电平衡时的性质
1 电势分布:导体是一个等势体,导体表面是等势面。
导体内部任意两点间电势差为零——各点等电势——等势体——表面为等势面。
a
b
导体内部E=0
证明:
在导体内部任取两点a、b,电势差为
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2 电荷分布(实心导体)
p.
结论:导体处于静电平衡时,电荷只分布在导体表面,导体内部无净电荷。
在导体内部做一高斯面,因导体内部各点场强处处为零,则
由高斯定理
S 可以取为无穷小,导体内部不可能有净电荷出现。
3 场强分布
(1)导体内部场强处处为零 E=0
(2)导体表面附近的场强
导体表面是等势面,处处与电力线垂直.
大小:
方向:垂直于导体表面
证明
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为表面电荷面密度
作钱币形高斯面 S
由高斯定理有
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+
+
表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比。
思考:此E只是电荷S产生的,还是所有电荷产生的?
:
导体表面凸出尖锐处,电荷面密度最大;
导体表面平坦处,电荷面密度小;
导体表面凹处,电荷面密度更小。
4 导体表面电荷分布与导体形状的关系:
+
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+
+
+
5 尖端放电
危害:
尖端放电会损耗电能, 还会干扰精密测量和对通讯产生危害.
尖端放电现象:导体表面曲率越大(正曲率)的地方, 电荷分布的密度越大, 电场强度大,大的场强导致空气电离,形成放电辉光,能量(电场能)转化为光能、热能及空气分子的运动能量等。
应用
范德格拉夫起电机,静电复印机.