静电场中的导体课件

静电场中的导体

5.1导体静电平衡条件

静电平衡:带电体系中的电荷静止不动,电场分布不随时间变化

导体的特点:有足够多的自由电子——受电场力会移动

均匀导体的静电平衡条件:导体内场强处处为0

说明:“均匀”指质料均匀，温度均匀。1对导体静电平衡条件的论证

导体刚放入匀强电场中

只要E不为零，自由电子作定向运动

改变电荷分布，产生附加场两者大小相等，方向相反——完全抵消——达到静电平衡静电平衡条件23导体静电平衡时的性质电势分布导体是一个等势体，导体表面是等势面证明：导体内部E=0导体内部任意两点间电势差为零——各点等电势——等势体

——表面为等势面

4场强分布

导体表面是等势面，处处与电力线正交？=0？55.2导体上的电荷分布(1)体内无电荷

导体处于静电平衡时，电荷只分布在导体表面，导体内部无电荷即

e＝0（体内无未被抵消的净电荷）证明：设导体达到静电平衡——E内＝0S向P点收缩

（2）面电荷密度与曲率半径的关系

表面具体的电荷分布？很复杂（形状、周围情况）孤立导体表面的电荷密度与曲率之间并不存在单一的函数关系。6孤立导体电荷分布有以下定性规律

尖端放电：

如果场强大到可以使其周围空气电离——“尖端放电”。

7尖端放电及其应用危害：雷击对地面上突出物体（尖端）的破坏性最大；高压设备尖端放电漏电等。

应用实例：避雷针

电风高压输电中，把电极做成光滑球状

范德格拉夫起电机的起电原理就是利用尖端放电使起电机起电；场离子显微镜（FIM）、场致发射显微镜(FEM)乃至扫描隧道显微镜(STM)等可以观察个别原子的显微设备的原理都与尖端放电效应有关；静电复印机的也是利用加高电压的针尖产生电晕使硒鼓和复印纸产生静电感应，从而使复印纸获得与原稿一样的图象。85.3导体壳（腔内无带电体情形）

当导体壳内没有其它带电体时，在静电平衡下，〔1〕导体壳的内表面上处处没有电荷，电荷只能分布在外表面；（2）空腔内没有电场，或者说，空腔内的电势处处相等。证明：作Gauss面如图必然会有电力线起始于内表面上带正电荷处，内表面不是等势面

——导体也不是等势体，矛盾1、基本性质92、法拉第圆桶

103、库仑平方反比律的精确验证

实验时，先使联接在一起的球1和壳3带电，然后将导线抽出，将球壳3的两半分开并移去，再用静电计检验球1上的电荷。反复实验结果表明球1上总没有电荷。

114、范德格拉夫起电机

（1）范德格拉夫起电机原理范德格拉夫起电机原理范德格拉夫起电机结构125.4导体壳（腔内有带电体情形）1、基本性质当导体壳腔内有其它带电体时，在静电平衡状态下，导体壳的内表面所带电荷与腔内电荷的代数和为零。证明：作Gauss面如图13例题16(p53)

金属球B被一同心的金属球壳A所包围，分别给A、B两导体以电量+5μC和+3μC，问A球壳的外表面带电多少?142、静电屏蔽

在静电平衡状态下不论导体壳本身是否带电，还是外界是否存在电场,

腔内和导体壳上都无电场不论导体壳本身是否带电，还是外界是否存在电场,都不影响腔内的场强分布起到了保护所包围区域的作用，使其不受导体壳外表面上电荷分布以及外界电场的作用——静电屏蔽空腔提供了一个静电屏蔽的条件若外壳接地，内、外均无影响15讨论：静电屏蔽是由导体静电平衡条件决定由于电荷有