静电场中的导体上课

根据电结构，物质可以分成两类：导体：内部有大量的可以自由移动的电荷。金属导体：自由电子导电（1028m-3）电介质（绝缘体）：无自由电荷，不导电。

§7.7静电场中的导体

一、导体的静电平衡一静电感应静电平衡条件++++++++++++++++++++++++++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.导体内部电势相等导体表面是等势面二静电平衡时导体上电荷的分布1

实心导体++++++++++结论处于静电平衡的导体内部无电荷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？若内表面带电所以内表面不带电++--结论电荷分布在外表面上（内表面无电荷）++++++++++矛盾导体是等势体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）+++++++++++++++++++3

导体表面电场强度与电荷面密度的关系为表面电荷面密度表面电场强度的大小与该表面电荷面密度成正比+++++++++注意导体表面电荷分布与导体形状以及周围环境有关.4导体表面电荷分布孤立导体表面曲率大的地方

大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。

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<避雷针>max空气中的直流高压放电图片：避雷针必须可靠接地带电云避雷针的工作原理++++－－－－－++－+例11234QAQBAB如图,面积各为S的两导体大平板A、B,分别带电荷QA、QB.求各板面上的面电荷密度1、2、3、4.解：各板面可视为无限大均匀带电平面.由电荷守恒及静电平衡条件,有1+2=QA/S①(QA=const.)③④→1-4=0⑤2+3=0⑥(外侧——等量同号!)(内侧——等量异号!)3+4=QB/S②(QB=const.)1-2-3-4=0③(EA=0)1+2+3-4=0④(EB=0)①②⑤⑥→1=(QA+QB)/2S2=(QA-QB)/2S3=-(QA-QB)/2S4=(QA+QB)/2S[讨论]①若QB=0则1=4=QA/2S2=-3=QA/2S——两板内、外侧均有电荷!②若B板接地则UB=04=0(否则有电场线外延,UB0)1=02=QA/S3=-QA/S导体接地(不管其哪一部分接地),则其远离另一带电体的一端不带电Note:例2R1R2R3如图,金属球带电荷q,金属球壳带电荷Q.求此系统的电荷分布.解：设从内到外三个球面上电荷各为q1,q2,q3则q1=qq2=-q(高斯定理)q3=Q+q(电荷守恒)[讨论]①若球壳接地则U壳=0q3=0(否则有电场线外延,U壳0)q1=q,q2=-q②若内球接地则U球=0q10(否则q2=0,q3=Q,U球0)设q1=q，则q2=-q，q3=Q+q③若内球接触球壳后再返回原处则q1=0(接触一体电荷分布于外表面)由q2=0,q3=Q+q例3-q将一负电荷移到一不带电的导体附近,则导体内的场强

,导体的电势

.(填增大、不变、减小)解：⑴不变.(场强保持为零)⑵减小.+++---导体的感应负电荷上有来自无穷远处的电场线.

[讨论]①若将导体左端接地，则

(A)导体上的正电荷入地．

(B)导体上的负电荷入地．

(C)导体上的电荷不动．

(D)导体上的所有电荷都入地．Answer:(B)-q+++---②若导体是球形的,半径为R,点电荷-q与球心相距r,则U导=?Hint：③接上,若将球形导体接地,

则Q导=?Answer:Q导=Rq/r

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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.空腔导体屏蔽外电场

静电屏蔽接地空腔导体将使外部空间不受空腔内的电场影响.接地导体电势为零

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屏蔽腔内电场++++++++物理实质：壳外及导体外表面的电荷，在腔内产生的场强为零；壳内及导体内表面的电荷，在腔外产生的场强为零．

例有一内半径和外半径的金属球壳，在球壳内放一半径的同心金属球，若使球壳和金属球分别带有