Ch6-1 静电场中的导体

第六章静电场中的导体和电介质静电知识与电子技术电容位移振动传感器234思考1、火药或有爆炸危险的建筑物为什么要用金属网蒙起来，再将金属网很好的接地?2、在高压输电线上带电工作的人员为什么要穿上金属丝制成的衣服?3、高压电器设备中，为什么所有金属元件应避免带有尖棱，最好作成球形?5一.导体的微观模型:基本不动的带正电荷的晶格+自由电子组成。自由电子二.导体受外界静电场的影响1.无外场时:自由电子只在晶格附近作无规热运动,无宏观定向运动,导体内正负电荷分布均匀,对外不显电性.2.有外场时:自由电子在无规热运动的基础上叠加沿外场方向的宏观定向运动,导体内正负电荷将重新分布,即出现静电感应现象.+++++++----------++++6三.静电感应静电平衡条件1.静电平衡+++++++++感应电荷7++++++++++++8++++++++导体内电场强度外电场强度感应电荷电场强度92.静电平衡条件静电平衡时,在外场作用下,自由电子重新分布结束,最后,所有电子均停止宏观运动的状态。（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,都与导体表面垂直四.静电平衡下导体的电特性1.场强特性(1)导体内部的场强处处为零10证明:用反证法.若,则自由电子将受静电力而做加速运动,与静电平衡相矛盾.(2)导体表面附近的场强方向与导体表面处处垂直证明:用反证法。若不垂直,则存在切向分量,表面的电子将受切向静电力而加速运动,这与静电平衡相矛盾.++++++112.电势特性(1)导体内部电势相等.(2)导体表面是一个等势面.导体是等势体++++++证明:在导体表面或内部任取两点a和b,则有:场强特性电势特性123.电荷特性++++++++++结论:净电荷分布在导体表面，内部无净电荷。(1)

实心导体(2)有空腔导体空腔内无电荷电荷分布在表面上内表面上有电荷吗？13若内表面带电所以内表面不带电++--结论：①电荷分布在外表面上（内表面无电荷）；②导体外表面以内各点电场强度都为零，导体及空腔都等电势。++++++++++矛盾导体是等势体14空腔内有电荷电荷分布在表面上内表面上有电荷吗？

结论

当空腔内有电荷时,内表面因静电感应出现等值异号的电荷，外表面有感应电荷（电荷守恒）15+++++++++++为表面电荷面密度作钱币形高斯面

S(3)导体表面电场强度与电荷面密度的关系表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比16+++++++++注意:导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关.(4)导体表面电荷分布17尖端放电现象孤立导体静电平衡时，曲率越小的地方，面电荷密度越大。18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。弊：会损耗电能(如电晕),还会干扰精密测量和对通讯产生危害。尖端放电现象的利与弊思考题：高压电器设备中，为什么所有金属元件应避免带有尖棱，最好作成球形?避免尖端放电产生。19利：静电起电机、静电除尘机、电风、电风轮、避雷针。避雷针20静电感应电晕放电可靠接地带电云避雷针的工作原理++++－－－－－++－+21<电风实验>++++++++++在课余时间观看尖端放电相关视频22五.静电屏蔽

1.屏蔽外电场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也必处处相等.空腔导体屏蔽外电场23静电屏蔽的应用同轴电缆线中的屏蔽层

高压带电操作的屏蔽服

24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

2.屏蔽腔内电场++++++++25q–qU=0Q+q’壳内外场互不影响3.接地的封闭导体壳，屏蔽了壳内、外的电场的影响。26说明：空腔导体壳接地与否，外界均对壳内电场无任何影响.外界不影响内部腔外表面的电荷分布不影响腔内电场分布271、火药或有爆炸危险的建筑物为什么要用金属网蒙起来，再将金属网很好的接地?2、在高压输电线上带电工作的人员为什么要穿上金属丝制成的衣服(均压服)?答：金属网起静电屏蔽作用。避免由于雷电引起爆炸。答：均压服起静电屏蔽作用。避免外电场深入人体内部，也使感应电流只通过均压服，避免留过人体。从而保证人身安全。在课余时间观看静电屏蔽视频28例1.

有一外半径和内半径的金属球壳，在球壳内放一半径的同心金属球，若使球壳和金属球