大学物理教案（主讲人：刘国松）- 1 - 备 注体和电介质引言：一、导体、电介质、半导体导体：导电性能很好的材料；例如：各种金属、电解质溶液。电介质（绝缘体） ：导电性能很差的材料；例如：云母、胶木等。半导体 :导电性能介于导体和绝缘体之间的材料；二、本章内容简介三、本章重点和难点1. 重点（1）导体的静电平衡性质；（2）空腔导体及静电屏蔽；（3）电容、电容器；2. 难点导体静电平衡下电场强度矢量、电势和电荷分布的计算；第一节静电场中的导体一、静电感应静电平衡 1. 静电感应（1）金属导体的电结构从微观角度来看， 金属导体是由带正电的晶格点阵和自由电子构成，晶格不动，相当于骨架，而自由电子可自由运动，充满整个导体，是公有化的。例如：金属铜中的自由电子密度为：328108mnCu。当没有外电场时，导体中的正负电荷等量均匀分布，宏观上呈电中性。（2）静电感应当导体处于外电场E0 中时，电子受力后作定向运动，引起导体中电荷的重新分布。结果在导体一侧因电子的堆积而出现负电荷，在另一侧因相对缺少负电荷而出现正电荷。这就是静电感应现象，出现的电荷叫感应电荷。 2. 静电平衡不管导体原来是否带电和有无外电场的作用，导体内部和表面都没有电荷的宏观定向运动的状态称为导体的静电平衡状态。大学物理教案（主讲人：刘国松）- 2 - 备 注（a）自由电子定向运动（b）静电平衡状态3. 静电平衡条件（静电平衡态下导体的电性质）（1）导体内部任何一点处的电场强度为零；导体表面处电场强度的方向，都与导体表面垂直。（2）在静电平衡时，导体内上的电势处处相等，导体是一个等势体。证明：假设导体表面电场强度有切向分量，即0E，则自由电子将沿导体表面有宏观定向运动，导体未达到静电平衡状态，和命题条件矛盾。因为00EE，内，所以0,0ddUdldU，即导体为等势体，导体表面为等势面。二、静电平衡时导体上电荷的分布 1. 实心导体（1）处于静电平衡态的实心导体，其内部各处净电荷为零，电荷只能分布于导体外表面。证明：在导体内包围P 点作闭合曲面S，由静电平衡条件0内E，所以由高斯定理：00SqSdE内内，得0内q。（ 2）处于静电平衡的导体，其表面上各点的电荷面密度与表面邻近处场强大小成正比。证明：在导体表面任取无限小面积元ΔS，认为它是电荷分布均匀的带电平面，电荷面密度为σ，作高斯面（如图：扁平圆柱面），轴线与表面垂直，Δl很小，由高斯定理：02cos0SSESESSESdESdESdESdES表侧表表侧...
