8.5 静电场中的导体.ppt

,整个金属的电量代数和为零,呈电中性,这时电子只是作无规则的热运动。§8-5 静电场中的导体1、、静电感应当把导体引入场强为E0的外场后,导体中的自由电子就在外电场的作用下,沿着与场强方向相反的方向运动,从而引起导体内部电荷的重新分布现象,这就是静电感应。因静电感应而出现的电荷称感应电荷。式中E/是感应电荷所产生的附加场。3、(i) 导体内部任一点的场强为零:(ii)导体表面上任一点的场强方向与该处表面垂直。(2)导体静电平衡的条件:+++++处于外电场中的导体,其电子同时受到外场和附加场的作用力,开始时外场力大于附加场的力,电子作定向移动。当这两种作用力达到平衡时,电子的定向移动就停止了、即达到静电平衡。对于良好导体,这一过程大约只需10-14秒。4、导体静电平衡及其条件(1)静电平衡:在导体内部及表面各处都没有电荷作宏观定向运动的状态(这一定义对带电导体亦成立)。、导体在静电平衡时的性质∴导体内部任意P,Q两点电势差为零∵在导体表面严格说来,U内≠U表,二值之差构成了金属电子逸出金属表面需要逸出功的原因。即:U内=常数即故U表=常数(1)导体是等势体,导体表面是等势面。(2)导体内部无净电荷,电荷只分布在导体的外表面。在导体内部任取一闭合高斯面S当S0时,导体内任一点净电荷密度为零。若导体内部有不带电的空腔,则取如左图的高斯面,因高斯面上任一点的场强为零,则可证明:在空腔内表面无净电荷。S-+-++-+++++++++++++++++导体内部有空腔、空腔内有带电体q时,空腔内表面感应电荷为-q,导体外表面感应电荷为q。,在导体的向外突出部位的曲率越大,面密度也越大。由此可知,对于孤立球形导体,由于其表面曲率处处相等,因而其荷电时,电荷一定是均匀分布在其外表面的。++++++++显然,带电导体不是处于孤立状态,无此结论。(3)对于孤立导体,其电荷面密度与该表面处的曲率有关+++++++++(4)在导体外,紧靠导体表面附近的场强与其电荷面密度关系在导体表面任取一面元△s,过表面作一扁柱形高斯面,使其母线与△s垂直,上、下底面△s1,△s2与表面平行,设面电荷密度为△s面上σ均匀,E1=常矢,且垂直于导体表面,又E内=:若电场中不止一个导体,则上式对各导体每一表面都成立。而E是所有导体表面的全部电荷的贡献。当某些导体表面电荷发生变化时,各导体表面电场随之变化;但变化后E与面电荷密度的关系保持不变。、腔内无带电体的情况当导体壳腔内没有其他带电体时,在静电平衡条件下,,而且空腔内没有电场,或者说,