1 静电场中的导体.ppt

研究的问题
仍然是静电场所以场量仍是
基本性质方程仍是
思路:物质的电性质对电场的影响
解出场量
有导体和电介质时的静电场
导体绝缘体
conductor

也称电介质 dielectric
semiconductor
讨论金属导体和电介质对场的影响
构成导体框架、形状、大小的是那些基本不动的带正电荷的原子实,而自由电子充满整个导体。
金属导电模型
外电场作用时,电子定向运动
无外电场作用时,电子自由运动
本章只限于讨论各向同性均匀金属导体与电场的相互影响
第三章静电场中的导体
§ 导体的静电平衡条件
导体受外电场作用时,导体上的电荷重新分布

——静电感应
导体内部和表面无自由电荷的定向移动时,称为导体处于静电平衡状态。

·
E0
E 
(E :感应电荷q 产生的场)
E内= E0 + E 

导体静电平衡时导体各点电势相等
即导体是等势体表面是等势面
静电平衡条件的另一种表述
证:在导体上任取两点
和
注意:导体等势是导体体内电场强度处处为零和表面场垂直表面的必然结果
§
,其内部各处净电荷为零,电荷只能分布在表面。
在导体内任取体积元dV
由高斯定理
体积元任取
电荷只能分布在表面!
由导体的静电平衡条件和静电场的基本性质,
+
+
+
+
+
+
+
+
Q
E内=0
2. 处于静电平衡的导体,其表面上各处的面电荷密度与当地表面紧邻处的电场强度的大小成正比
E 在表面有突变,故不能说表面上的场
设导体表面电荷面密度为
P
^
:外法线方向
3. 孤立带电导体处于静电平衡时,其表面各处的面电荷密度与各处表面的曲率有关,曲率越大的地方,面电荷密度越大。
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;
在比较平坦部分(曲率较小) 电荷面密度较小;
孤立导体

尖端放电
在表面凹陷的部分(曲率是负值) 电荷面密度更小;
尖端放电
利用:
避雷针
危害:
高压电晕放电
能量损失、干扰通讯线路、火灾、 电器接头损坏
解决方法:
合理布线,球形电极,粗圆导线
§
原则: