静电场中的导体 (4).ppt

静电场中的导体
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半导体 semiconductor
带电性质介于上述两者之间。
导体 conductor
导体中存在大量的可自由移动的电荷
由高斯面的任意性 ，只要在导体内部，上述结果都满足。
结论：
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2. 空腔导体<Ⅰ>
在空腔内作如图所示高斯面：
高斯面一直紧缩到空腔表面，这结论都成立。
导体内部
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可能
可能
内表面无电荷
内表面有等量异号电荷
腔内无电荷的空腔导体
其电荷只能分布在
导体的外表面
成立
(
)
s
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与静电平衡时
导体为等势体
相矛盾
排除
此可能性
(
)
所以电荷只能分布在外表面。
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2. 空腔导体<Ⅱ>
若已知导体带电Q，腔内有电荷q ，那么电荷又如何分布呢？
空腔表面有 -q 分布
按静电感应，外表面分布电荷为 Q + q
腔体内表面所带的电量和腔内电荷电量等量异号，
腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定。
导体内部
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在表面附近作钱币形高斯面
 成正比
三、导体表面电荷分布与场强的关系
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作钱币形高斯面 S
s
E
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孤立导体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。

曲率较大，表面尖而凸出部分，电荷面密度较大
曲率较小，表面比较平坦部分，电荷面密度较小
曲率为负，表面凹进去的部分，电荷面密度最小
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









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
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带电导体尖端附近电场最强
带电导体尖端附近的电场特别大，可使尖端附近的空气发生电离而成为导体产生放电现象，即尖端放电。
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。 然而尖端放电也有很广泛的应用。
尖端放电现象
尖端放电现象的利与弊:
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< 电风实验 >
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< 避雷针 >
尖端放电现象的利用
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外电场
空腔导体可以屏蔽外电场，使空腔内物体不受外电场影响。这时，整个空腔导体和腔内的电势处处相等。
空腔导体屏蔽外电场
四. 静电屏蔽
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接地空腔导体将使外部空间不受空腔内的电场影响。
问：空间各部分的电场强度如何分布 ？
接地导体电势为零。
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例如：为了使一些精密的电磁测量仪器不受外界电场的干扰，通常在仪器外面加上金属罩。实际上金属外壳不一定要严格封闭，甚至用金属网作成的外罩就能起到相当好的屏蔽作用。
有时要使一个带电体不影响外界，这时可以把这带电体放在接地的金属壳或金属网内。
综上所述，空腔导体（无论接地与否）将使腔内空间不受外电场的影响；而接地导体空腔将使外部空间不受腔内电场的影响。这就是空腔导体的静电屏蔽作用。
静电屏蔽的应用：
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*外表面上的电荷分布与无空腔的实心导体的相同。
腔内的点电荷在球心或者不在球心时，外表面的电荷分布不受影响。
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基本出发点
1、静电平衡的条件：