高二物理竞赛静电场中的导体课件

§7-6静电场中的导体金属导体(conductor)的电结构静电场导体相互作用相互影响？

包含自由电子，可以在导体内部不受束缚的迁移。宏观上任意微小体积元内,自由电子的负电荷和晶体点阵上的正电荷的数目相等,整个导体或其中任一部分都显现电中性.一、导体的静电平衡静电感应：导体内的自由电子在外场作用下发生定向运动，而使导体上电荷重新分布的现象。------+++++----++-+静电平衡：导体上没有电荷作定向运动的状态导体(带电或不带电)静电感应现象过程外电场作用下自由电子作宏观定向运动电荷重新分布导体表面一端带负电,另一端带正电,称感应电荷.附加电场自由电子宏观定向运动停止.静电平衡状态静电平衡特点：导体内部场强处处为零电场

电势导体为一等势体表面场强垂直于导体表面导体表面是一个等势面二、导体上的电荷分布1.实心导体结论:导体内部没有净电荷(netcharge),电荷只能分布在导体外表面.2.空腔导体，腔内无电荷E=0S++++++++++++++++++++E=0S+q--------结论:电荷分布在导体外表面,导体内部和内表面没净电荷.3.空腔导体，腔内有电荷内表面感应出

电荷分布在导体内外两个表面,内表面带电荷-q.根据电荷守恒定律,外表面带电为:

Q是原导体所带电荷.结论:4.带电导体表面附近的场强尖端放电现象P实验表明：孤立导体尖锐，曲率大处，大平坦，曲率小处，小+++++++尖端放电++E大E小+-例7-19

两个半径分别为R和r

的球形导体（R>r），用一根很长的细导线连接起来（如图），使这个导体组带电，电势为V，求两球表面电荷面密度与半径的关系。Q解:

两个导体所组成的整体可看成是一个孤立导体系，在静电平衡时两者电势相等。设这两个球相距很远，使每个球面上的电荷分布在另一球所激发的电场可忽略不计。两球的电势为Q两球的电荷密度分别为

可见电荷面密度和半径成反比，即曲率半径愈小（或曲率愈大），电荷面密度愈大。例7-20.证明两无限大平行金属板达到静电平衡时，其相对两面带等量异号电荷，相背两面带等量同号电荷。证明：

从左至右一共有四个带电平面，设其所带电荷的面密度依次为1、2、3、4。以向右作为电场正向。左边导体中任意一点的场强：

导体上的电荷分布相对两面带等量异号电荷.相背两面带等量同号电荷.证毕.在右边导体中任取一点，则该点

导体上的电荷分布三、空腔导体内外的电场静电屏蔽1.空腔内无电荷内表面是否处处为零？内表面电荷代数和为零。与静电场环路定理矛盾结论：导体内部及腔体的内表面处处无净电荷。导体内部及腔体的电场处处为零

空腔导体外的电场由空腔导体外表面的电荷分布和其他带电体的电荷分布共同决定。2.空腔内有电荷---+++腔内物体不受外场影响q-q--------q-q--------++++++++腔外物体不受内场影响3.两种静电屏蔽（1）任何空腔导体内的物体不会受外场影响，可屏蔽外场。（2）接地的空腔导体内的电场不影响外界物体，可屏蔽内场。---+++q-q法拉第笼例7-21一导体球原为中性，今在距球心r0处放一电量为+q的点电荷，求：(1)球上感应电荷在球心产生的场强与电势。解：+qr0O----++++由o指向+q由电荷守恒定律Q感=0(2)将球接地，球上感应电荷q'多少？q'在球心产生的场强为多少？+qr0O----由o指向+q例7-22

在内外半径分别为R1和R2的导体球壳内，有一个半径为r的导体小球，小球与球壳同心，让小球与球壳分别带上电荷量q和Q。试求：（1）小球的电势Vr，球壳内、外表面的电势；（2）小球与球壳的电势差；（3）若