《静电场中的导体》PPT课件.ppt

1、一 静电平衡条件,感应电荷电场与外电场叠加使导体内电场为零，电子不再定向运动.,导体球外电场为外电场和感应电荷电场的叠加.,静电感应和静电平衡,1. 静电感应：,由外电场引起的导体 表面电荷的重新分布,2. 静电平衡：,导体内部和表面没有电荷的宏观定向运动。,静电感应过程,E,0,E,0,+,静电感应过程,E,0,+,+,静电感应过程,E,0,+,+,+,静电感应过程,E,0,+,+,+,+,+,静电感应过程,E,0,+,+,+,+,+,静电感应过程,E,0,+,+,+,+,+,+,静电感应过程,E,0,+,+,+,+,+,+,+,静电感应过程,E,0,+,+,+,+,+,+,+,+,静电感应

2、过程,E,0,+,+,+,+,+,+,+,+,+,静电感应过程,+,E,0,+,+,+,+,+,+,+,+,+,静电感应过程,静电感应最终达到静电平衡状态,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.,导体表面是等势面,导体内部电势相等,二 静电平衡时导体上电荷的分布,结论 导体内部无电荷,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,问 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）,导体是等势体,空腔内有电荷,电荷分布在表面上,问 内表面上有电荷吗？,结论 当空腔内有电

3、荷 时, 内表面因静电感应出现等值异号的电荷 ，外表面增加感应电荷 . （电荷守恒）,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,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,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, 还会干扰精密测量和对通讯产生危害 . 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,尖端放电会损耗电能, 还会干扰精密测量和对通讯产生危害 . 然而尖端放

4、电也有很广泛的应用 .,尖端放电现象的利与弊,尖端放电现象,导体表面曲率半径愈小处(即曲率愈大处),电荷面密度愈大，电场也愈大，以致空气被击穿，从而形成尖端放电。,在高压设备中,为了防止因尖端放电而引起的 危险和漏电造成的损失, 具有高电压的零部件的表 面必须做得十分光滑并尽可能做成球面。人们还 可以利用尖端放电。例如,火花放电设备的电极往 往做成尖端形状,避雷针也是利用尖端的缓慢放电 而避免“雷击”的。,避雷针,云层和大地间的闪电,闪电的图片：,雷击大桥,遭雷击后的草地,避雷注意事项：,(1)发生强对流天气时，如果在室外，应立即寻找蔽护所。如装有避雷针的、钢架的或钢盘混凝土建筑物，作为避雷场

5、所，具有完整金属车厢的车辆也可以利用；如找不到合适的避雷场所时，应采用尽量降低重心和减少人体与地面的接触面积，可蹲下，双脚并拢，手放膝上，身向前屈，千万不要躺在地上、壕沟或土坑里，如披上雨衣，防雷效果更好。 (2) 如果在野外，千万不要靠近空旷地带或山顶上的孤树，这里最易受到雷击；不要呆在开阔的水域和小船上；高树林子的边缘，电线、旗杆的周围和干草堆、帐篷等无避雷设备的高大物体附近，铁轨、长金属栏杆和其它庞大的金属物体近旁，山顶、制高点等场所也不能停留。另外，在野外的人群，无论是运动的，还是静止的，都应拉开几米的距离，不要挤在一起，也可躲在较大的山洞里。,避雷注意事项：,(3)雷电期间，最好不要

6、骑马、骑自行车和摩托车；不要协带金属物体在露天行走；不要靠近避雷设备的任何部分；不要打手机。 (4)注意当您头发竖起或皮肤发生颤动时，可能要发生雷击了，要立即倒在地上。受到雷击的人可能被烧伤或严重休克，但身上并不带电，可以安全地加以处理。 (5)如有强雷鸣闪电时您正巧在家里，建议无特殊需要，不要冒险外出；将门窗关闭；尽量不要使用设有外接天线的收音机和电视机，不要接打电话。,三 静电屏蔽,1屏蔽外电场,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.,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,空腔导体可屏蔽外电场 接地的空腔导体可屏蔽腔内电场,四 、 有导体存在时场强和电势的计算,关于静电屏蔽:,+,1.静电平衡的条件,2.基本性质方程,3.电荷守恒定律,例.两块大导体平板，面积为S，分别带电q1和q2，两极板间距远小于平板的线度