则空腔内表面带电

张甫宽

理学院物理系大学物理学电子教案静电场中的导体和电介质第7章第1节静电场与导体的相互作用一、导体的静电平衡条件E外+++++将导体放入外电场中，在导体的两端消失等量异号的感应电荷。将导体放入外电场中，导体内的自由电子将在外电场力的作用下，作定向漂移运动，引起导体内的电荷重新分布，在导体的两端消失等量异号的感应电荷。这种现象称为静电感应。导体到达静电平衡状态：+++++++E外E感感应电荷感应电荷导体处于静电平衡状态的特征是电荷的宏观运动完全停顿。⑴导体内部的场强处处为零。⑵导体外表四周的场强方向处处与外表垂直。静电平衡条件1、导体是等势体，导体外表是等势面。2、导体内部处处没有未被抵消的净电荷，净电荷只能分布在导体的外表上。3、导体外表面附近处的场强大小与导体表面在该处的面电荷密度的关系为二、处于静电平衡状态的导体的性质等势体等势面导体内导体外表讨论1〕实心导体2〕腔内没有电荷的空腔导体电荷只能分布在导体的外表上。S空腔内外表无电荷，电荷只能分布在外外表上。qS3〕腔内有电荷q1的空腔导体未引入q1时放入q1后+假设设空腔导体带电q2，则空腔内外表带电–q1，外外表带电q1+q2外表四周作足够小的圆柱形高斯面尖端放电尖端场强特殊强，足以使四周空气分子电离而使空气被击穿，导致“尖端放电”。三、静电屏蔽接地封闭导体壳〔或金属丝网〕外部的场不受壳内电荷的影响。封闭导体壳〔不管接地与否〕内部的电场不受外电场的影响；++++电荷守恒定律静电平衡条件电荷分布四、有导体存在时场强和电势的计算例2.R1R2R3qQ求①电荷及场强分布；球心的电势②如用导线连接A、B，再作计算解:由高斯定理得电荷分布场强分布球心的电势

场强分布球壳外外表带电②用导线连接A、B，再作计算连接A、B，中和练习:两金属板带电分别为q1、q2求：1、2、3、4有极分子：无外电场作用时,分子正负电荷中心不重合无极分子：无外电场作用时,分子正负电荷中心重合CH+H+H+H+正负电荷中心重合甲烷分子+正电荷中心负电荷中心H++HO水分子——分子电偶极矩第2节静电场与电介质的相互作用

一、电介质的极化

1、无极分子的位移极化无外电场时加上外电场后+++++++极化电荷极化电荷2.有极分子的转向极化+++++++++++++++++++++++++++无外电场时电矩取向不同两端面出现极化电荷转向外电场加上外场二、有电介质时的高斯定理1、电位移矢量真空中介质中电位移通量：2、有介质时高斯定理通过任意闭合曲面的电位移通量，等于该闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。设一平行板电容器，极板上的自由电荷面密度分别为。极板间充满了相对电容率为的电介质。+++++

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ABCDS求：（1）空间上任一点的D和E；（2）导体球的电势V。例3.导体球半径为，带电量为，球外电介质的相对介电常数为。解：〔1〕应用高斯定理〔2〕导体球的电势第3节

电容电容器一、孤立导体的电容孤立导体：四周没有其他导体和带电体例：孤立导体球的电容C=4

0R电容——使导体上升单位电势所需的电量。定义：二、电容器的电容定义：1、平行板电容器：S、d、02、球形电容器已知争论孤立导体的电容3、圆柱形电容器已知：〔3〕依据电容定义，求C。计算电容的方法及步骤：〔1〕设两极板带电+q，-q，用高斯定理求场强分布。（2）由，求。第4节电场的能量一、电容器储存的能量

任一时刻终了时刻外力做功电容器的电能二、电场的能量电场能量体密度——单位体积中的电场所储存的能量1、对平行板电容器电场存在的空间体积对