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静电场中的导体和电介质
第十三章
静电场中的导体
电容和电容器
电介质中的电场、电位移矢量、高斯定理
电场的能量
基本内容
第十三章静电场中的导体和电介质
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一静电感应导体的静电平衡条件
感应电荷
§1 静电场中的导体静电平衡
1、静电感应现象
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导体的静电感应过程:
无外电场时
金属中有大量的自由电子,因而可以导电。当导体不带电或不受外电场影响时,金属导体中的自由电子只作微观的无规则热运动,而没有宏观的定向运动。
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导体的静电感应过程:
加上外电场后
静电感应:导体中自由电子在静电场力的作用下作宏观定向运动,使电荷产生重新分布的现象.
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导体内电场强度
外电场强度
感应电荷电场强度
= 0
导体内部和表面都没有电荷作定向运动,导体处于静电平衡状态。
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从电势来看
2、静电平衡条件
(1)导体内部任何一点处的电场强度为零;
(2)导体表面处的电场强度的方向,都与导体表面垂直.
导体表面是等势面
整个导体是等势体
当导体处于静电平衡状态时,从场强看:
二静电平衡时导体上电荷的分布
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结论一当导体处于静电平衡时, 导体内部无净电荷,
电荷只能分布在导体表面上。
1 实心导体带有净电荷q,那么这些电荷如何分布?
在导体内部任意取一高斯面S,由于导体处于静电平衡状态,所以导体内部任意一点的场强都为0.
任取一其它高斯面,都有相同的结论。
2 若导体为有空腔的导体(空腔导体带电荷Q)时,
电荷如何分布?
(1)空腔内无电荷
所以,高斯面S内没有净电荷存在,电荷分布在表面上。
在导体内做一包围空腔的高斯面S
问题:会不会出现空腔内表面上分布有等量异号
电荷的情况?
答:不会。
若内表面有等量异号电荷
所以内表面不带电。
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结论二空腔内没有电荷时,导体内部和空腔内表面上都没有净电荷,电荷只分布在导体外表面上。
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矛盾
导体是等势体,
内表面是等势面。
注意:
2、均匀带电的球壳:电荷均匀分布;
均匀带电的导体球壳:电荷分布在外表面上.
1、空腔内电场强度为0,电势处处相等,但不一定为0.