第六章静电场中的导体与电介质§6-1 导体和电介质【基本内容】一、导体周围的电场导体的电结构:导体内部存在可以自由移动的电荷,即自由电子。静电平衡状态:导体表面和内部没有电荷定向移动的状态。1、导体的静电平衡条件(1)导体内部场强处处为零0E内;(2)导体表面的场强和导体表面垂直。2、静电平衡推论(1)静电平衡时,导体内部(宏观体积元内)无净电荷存在;(2)静电平衡时,导体是一个等势体,其表面是一个等势面。3、静电平衡时导体表面外侧附近的场强0E4、静电平衡时导体上的电荷分布(1)实心导体:电荷只分布在导体表面。(2)空腔导体(腔内无电荷):内表面不带电,电荷只分布在导体外表面。(3)空腔导体(腔内电荷代数和为q ):内表面带电q ,导体外表面的电荷由电荷的守恒定律决定。5、静电屏蔽封闭金属壳可屏蔽外电场对内部影响,接地的金属壳可屏蔽内电场对外部的影响。二、电介质与电场1、电介质的极化(1)电介质的极化:在外电场作用下,电介质表面和内部出现束缚电荷的现象。(2)极化的微观机制电介质的分类: (1)无极分子电介质——分子的正、负电荷中心重合的电介质;(2)有极分子电介质——分子的正、负电荷中心不重合的电介质。极化的微观机制:在外电场作用下,( 1)无极分子正、负电荷中心发生相对位移,形成电偶极子,产生位移极化;( 2)有极分子因有电偶矩沿外电场取向,形成取向极化。2、电介质中的电场(1)电位移矢量DE其中——电介质的介电常数,0r,r ——电介质的相对介电常数。(2)有电介质时的高斯定理0S D dSq ,式中0q 指高斯面内自由电荷代数和。【典型例题】【例 6-1 】三个平行金属板A、B 和 C,面积都是200cm2,A、 B相距 4.0mm ,A、C 相距 2.0mm ,B、C 两板都接地,如图所示。如果使A 板带正电×10-7 C,略去边缘效应。(1)求 B 板和 C板上的感应电荷各为多少(2)取地的电位为零,求A板的电位。【解】(1)由图可知, A板上的电荷面密度SQ /21(1)A 板的电位为2211dEdEU A(2)即202101dd所以2212121dd(3)将( 3)式代入( 1)式,得SQ /31(4)由( 4)式可求得B 板上的感应电荷为CQSQ7110.13/同理可得 C板上的感应电荷为CQSQ7220.23/2( 3)由( 2)式可求得A板上的电位为VdSQddEUA310101111025.23【讨论】导体接地的含义主要有两点:(1)导体接地后与地球同电势,一般定义为电势零点。图1d2dQ1Q2QACB1Q2Q(2)带电导体接地,...