导体和电解质VIP免费

基本内容第九章静电场中的导体和电介质静电场中的导体电容和电容器电介质中的电场、高斯定理、电位移矢量电场的能量§13.1静电场中的导体一、导体的静电平衡1、静电感应在静电场力作用下，导体中电荷重新分布的现象。+Q-q+q+Q-q+q一、导体的静电平衡导体的静电感应过程无外电场时E外加上外电场后E外加上外电场后+E外加上外电场后++加上外电场后E外+++加上外电场后E外++++++++++2、静电平衡：导体内部和表面上任何一部分都没有宏观电荷运动，我们就说导体处于静电平衡状态。3、导体的静电平衡条件：用场强描述①、导体内部任何一点场强为零（E=0)②、导体表面任何一点场强方向垂直于导体表面用电势描述①、导体是等势体②、导体表面为等势面（原因？）求证：导体静电平衡时为等势体，导体表面为等势面证明：在导体内部任取两点a，b,0babaldEUU所以导体为等势体。在表面上任取两点a，b，0babaldEUU（因为E＝0）（因为E与表面垂直）导体静电平衡时为等势体，导体表面为等势面二、静电平衡时导体上的电荷分布1、静电平衡时，导体内部处处无净电荷，电荷只能分分布于导体外表面。0qsdEsE=0导体内：S0q注意：无论导体本身是否原先带电，静电平衡时候内部任意点都无净电荷。导体内部会存在等量异号的电荷分布吗？2、电荷在导体外表面分布情况。电荷在导体表面的分布与导体表面形状和导体周围是否有带电体有关。对于孤立导体，电荷在表面的分布与导体表面曲率有关。曲率大则σ大。孤立导体CBAABC在表面凸出的尖锐部分电荷面密度较大，在比较平坦部分电荷面密度较小，在表面凹进部分带电面密度最小。R1+++++++++++++++++++c导体球孤立带电三、静电平衡时导体表面附近电场与导体表面电荷关系),,(zyx),,(zyxE表SSEd侧表下SSSSESESEdddd0dSEdSSdEdS0表E设导体表面电荷面密度为P是导体外紧靠导体表面的一点,相应的电场强度为nE0表根据高斯定理:++++dsE0EPsdnE+++++nE02sd)(rsd+++++)(rnE0表四、导体空腔一个导体空腔在达到静电平衡时电场和电荷如何分布？1.腔内无带电体情况(1)电荷分布：电荷分布在导体外表面，导体内部及腔体的内表面处处无净电荷。(2)场强分布：空腔内电场为0，腔内是等势区。无论空腔导体是否带电，也无论空腔导体外面是否有带电体上述结论都成立。证明：做一个紧贴空腔的高斯面S)0(0d0EqSES内表面无净电荷S（但,内表面会有等量异号电荷吗？）假设内表面一部分带正电，另一部分带等量的负电，则必有电场线从正电荷出发终止于负电荷。与导体是等势体矛盾，原假设不成立。导体内部及腔体的内表面处处无净电荷。内表面会有等量异号电荷吗？++__在腔内无带电体情况下，空腔导体外的电场由空腔导体外表面的电荷分布和其它带电体的电荷分布共同决定。2.腔内有带电体情况电荷分布情况：腔体内表面带电，所带的电量和腔内带电体所带电量为等量异号,在内表面的电荷分布决定与带电体的位置和内表面的形状；腔体外表面所带的电量由电荷守恒定律决定，腔外导体和电场不影响腔内电场。腔内电荷的位置不影响导体外电场。______++++++电荷在内、外表面都是均匀分布外表面接地，腔外电场消失。______++++++五、静电屏蔽(electrostaticscreening、shielding)1.在静电平衡状态下，空腔导体外面的带电体不会影响空腔内部的电场分布；2.一个接地的空腔导体，腔内电场与腔外电场互不影响。－－－＋＋＋例：点电荷Q附近放置一金属球，求点电荷Q在金属球心处产生的电场强度？感应电荷在金属球心处产生的电场强度等于多少？金属球内任一点的总电场强度等于多少？+QROLE+E感应例：两无限大带电导体平板A、B平行放置，如图：若q1、q2均为正电荷时，各板面的电荷面密度？两板间的电势差？解：根据静电平衡条件，导体内部E=0，在导体内取a、b两点，取向右为正。04321EEEEEbE1EEE234..b2σ1σ4σ3σ2qq1a2σ1σ4σ3σ2qq1σaσσσ=+...