前言(Preface)静电场中的导体(Conductorinelectrostaticfield)封闭导壳内外的场(Fieldofconfiningconductorshell)电容器及其电容(Capacitoranditscapacity)带电体系的静电能(Chargedbodieselectrostaticenergy)前言(Preface)一、本章的基本内容及研究思路本章和下章是前面内容的深入和发展,因为研究对象仍然是相对于观察者静止的电荷分布所产生的场,所以静电场的普遍规律仍是本章研究问题的理论基础。基本内容及研究思路是:首先说明金属导体的电结构特点和导体的静电平衡条件,然后以此为前提,以静电场的普遍规律—高斯定理和环路定理为根据,讨论导体(包括空腔导体和导体组)的静电性质(导体在静电平衡时电荷分布﹑场强分布和电势分布等特点)。教材从导体组静电性质的角度讨论了电容器的构造,电容的定义和计算以及电容器的联接等问题。电容器的主要功能是充放电,其规律在后面讨论。二、,理解静电感应现象,了解静电平衡建立的过程;,能从静电平衡条件出发,根据静电场的基本规律分析论证导体在静电平衡时的电势分布、电荷分布、场强分布等特点;;,理解静电屏蔽的原理,了解静电屏蔽的应用;、并联公式,会求几种典型电容器(平行板、球形、圆柱形)的电容;﹑电容器的能量表示式。三、几个术语带电导体:总电量不为零的导体; 中性导体:总电量为零的导体; 孤立导体:不受其它电荷影响的导体;§(conductorinelectrostaticfield),电场的分布不随时间而改变的状态,称为静电平衡状态。导体的静电平衡的必要条件就是其体内的场强处处为零。反证法可以说明:如果导体内的电场不是处处为零,则在E不为零的地方自由电荷就要受到电场力的作用发生移动,这样就不是静电平衡。这里说的“场强”是所有电荷共同激发的总场强,是一个合贡献。“内部处处场强为零”中的“处处”,也即“点点”,这个点指导体内宏观的点,即物理无限小体元。下面来看导体从非平衡态趋于平衡态的过程:考虑一个不带电的导体,在其周围没有带电体时,它的内部以及表面上电荷处处为零,导体内部各点场强为零,从而导体内部各点场强为零,这是个最简单的静电平衡状态。当把一个不带电的导体放在外场中,在导体所占据的那部分空间里本来是有电场存在的,各处的电势不同。++++++------+--+2、导体内部没有净电荷,电荷只能分布在导体表面。证明:设有一带电导体,在导体内任取一点P,围绕P点作一很小的闭合曲面,运用Gauss定理,P另外采用反证法:如果导体内有电荷存在,它将在周围激发电场,有电场线,沿着电场线的方向将有电势降落,这与等势体相矛盾。3、在导体外,紧靠导体表面的点的场强方向与导体表面垂直,场强大小与导体表面对应点的电荷面密度成正比。证明:①导体表面带电,场强在带电面上有突变所以一般不谈导体表面的场强而谈导体外紧靠导体表面的各点的场强,即谈“导体表面附近点的场强”;②由于电场线处处与等势面正交,所以导体外的场强必与它的表面垂直;③场强大小与面电荷密度成正比,可由Gauss定理求得:
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