03 静电场中的导体.ppt

第4章静电场中的导体
导体的静电平衡条件
导体的静电平衡条件
导体的特点:有可以移动的自由电子。
、B,
设A带正电荷,B不带电。
在它们从相距无限远
到相距有限远的过程中
会相互影响,电荷分布会不断发生变化。
电荷运动的过程非常快。一种平衡被破坏,马上建立起新的平衡。
A
B
导体在电场中,自由电子就要受到电场力而
运动,这就改变了导体上原来的电荷分布。
导体内部和表面
都没有电荷定向
移动的状态。
(2)
静电平衡状态:
静电平衡条件:
用场强来表述
用电势来表述……导体是等势体,
其表面是等势面。
A
B
(1)
(为什么?)
下面这些说法对不对?
“B 球上正电荷处电势高, 负电荷处电势低。
正电荷发出的电力线可以指向它的负电荷”
“两球再靠近,再靠近,A球左侧也会出现负电荷”
答:不对!
答:不对!
讨论:
因为静电平衡状态下,
导体是等势体。
A
B
A
B
不可能!
静电平衡的导体上的电荷分布
静电平衡时电荷分布
一、导体内部各处净电荷为零,
所带电荷只能分布在表面
用高斯定律来分析:
在导体内取任意点P,
所以该处无电荷。
设导体处于静电平衡状态。
同理,可得出整个导体内部不带电,
所以导体所带的电荷只能分布在表面。
S
P
作包围它的小高斯面S
外
E内
内
S
【证明】
在导体中,包围空腔作
高斯面S如图,
若内 0,则内必有正负,
与导体为等势体矛盾
E线从正电荷到负电荷
= 0
= 0
则有:
(1) 若导体壳包围的空间无电荷:
外可不为零,但内和必为零。
对导体壳情况怎么样?
只能内=0,且腔内无线
?
外
q内表
E内
内
q
 0
 0
在导体中包围空腔
做高斯面S ,
=-q
S
则:
(2) 若导体壳包围的空间有电荷q:
外可不为0,但必有内 0,
【证明】
而且
所以
二、导体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
仍用高斯定律来证明:
在导体表面紧邻处任
取一点P,
【证明】
△S
P
设该处场强为。
过 P 点作一小扁柱体
(跨表面两侧)高斯面。
所以
是小柱体内电荷的贡献还是空间全部电荷(导体表面及导体外部)的贡献?