上海工程技術(shù)大學大學物理第六章靜電場中的導體(精)

1、3+感應電荷+Ev 0E v 0=E v靜電平衡條件：(1)導體內(nèi)部任何一點處的抵場強度為零；2)導體表面處電場強度的方向，椰與導體表面垂直.二靜電平衡時導體上電荷的分布 1 實心導體 v QE = 0 v v qJ?SE = 0 = & 0q = 0 高斯面+ + + + + S + + + + +結(jié)論：導體內(nèi)部無凈電荷， 電荷只分布在導體 表面 62 空腔導體 空腔內(nèi)無電荷時 高斯面 i v v ? ES = 0 S 刀 q i 內(nèi)表面？外表 面？電荷分布在表面 S 若內(nèi)表面帶電，必等量異號 v v f?EdS = S 刀 q0 i =0 + + + + +A + 高斯面+ +UA

2、B =fAB v v E dl 工與導體是等勢體矛盾 結(jié)論：空 腔內(nèi)無電荷時，電荷 分布在外表面，內(nèi)表面無電荷 B + + 7 + S空腔內(nèi)有電荷時 高斯面 q +q -q S v vf? SS = 0 S 刀 q i 結(jié)論：空腔內(nèi)有電荷 +q 時，空腔內(nèi)表面有感 應電荷-q,外表面有感應電荷+q. 83 導體表面附近場強與電荷面密度的關(guān)系作扁圓柱形高斯面 v v /?EdS =+EAS S =S /0(T + + + v E=0 S +導體表面之外鄰近表面處的場強，與該處電荷面密度成 正比，方向與導體表面垂直。94 導體表面電荷分布規(guī)律(T E = Oc TEt;(TJ, EJ孤+立導體處+

3、 + 于靜電平衡時，表面各處的面電荷密度與表 面的曲率有關(guān)，曲率越大的地方，面 電荷密度越大。10尖端放電現(xiàn)象帶電導體尖端附近的 電場特別大，可使尖諂 附近的空氣發(fā)生電離而 成為導體產(chǎn)生放電現(xiàn) 象.靜電感應電暈放電可靠接地帶電云+- +-+三靜電屏蔽1、靜電屏蔽現(xiàn)象第一類空腔（空腔導體內(nèi)部無電荷）空腔內(nèi)表面不帶任何電荷；空腔內(nèi)部及導體內(nèi)部電場強度處處為零.第二類空腔（空腔導體內(nèi)部有電荷） 內(nèi)部面將感應異號電荷，外表 、面將感應同號電荷.若把空腔外表面接地，則空腔外表 面的電荷將中和，空腔外面的電場 消失.可以利用空腔導體來屏蔽外電場，使空腔內(nèi)的物體不 受外電場的影響.空腔內(nèi)的帶電體對空腔外就不

4、會產(chǎn)生任何影響.2、應用？高壓設備都用金屬導體殼接地做保護？在電子儀器、或傳輸微弱信號 的導線中都常用 金屬殼或金屬網(wǎng)作靜電屏蔽。？高壓帶電操作+ + + + + U =C 外界不影響內(nèi)部 16例有一外半徑 R 仁 10 cm,內(nèi)半徑 R2=7 cm 的金屬球殼，在球殼中 放一半徑 R3=5 cm 的同心 金屬球，若使球殼和球 均帶有 q=10-8 C 的正電 荷，問兩球體上的 電荷如何分布？球心電勢為 多少？ R3 +q +q R2 R1 17解作球形高斯面 S1 R1 +q S2 E1 = 0 (r R3 作球形高斯面 v v q / S2 ?E2dS =0 q E2 = ( R3 r R

5、2 2 4n0r +q S2 R3 S1 r R2 R1 18/S3 v v E3 dS = 0 E3 = 0 ( R1 r R1 2 4n& 0r +q q R2 R -oq-qrcR+ 2R|1 R1 1 1 19E1 = 0 q E2 = ( R3 r R2 2 4n 0r E3 = 0 ( R1 r R1 2 4r (r R3 +q R3 -q + 2q R2 R1 20R 2R 3R q-q2+q+E IIE III1(TQ 1Q 23c2(T4CTE I E IIE III1TQ 1Q 23T2T4T?P 1?P 2Q 2E I E IIE III(TQ 1Q 23T2T?

6、P 14T?P 2E IE IIE III1TQ 1Q 23T2T4T0=?QV 04n =VQ C =RQC -=電容器的分類按可調(diào)分類：可調(diào)電容器.微調(diào)電容器、服連電容器*固定電容器按介質(zhì)分類：空氣電容器.云母電容器、陶瓷電容器、 紙質(zhì)電容器、電解電容器按體積分類：大型電容器、小型電容器，微型電容器 按形狀分類：平板電容器、圓柱形電容器、球形電容器電容器的作用？在電路中：通交流、隔直流；？與其它元件可以組成振蕩器、時間延遲電路等；？儲存電能的元件；？真空器件中建立各種電場；？各種電子儀 器。31電容器電容的計算 步驟 Q Q C= = V A - VB U （ 1）設兩極板分別帶電Q v（

7、2）求兩極板間的電場強度 E （ 3）求兩極板間的電勢差 U （4）由 C=Q/U 求 C32例 1 平行平板電容器解 Q（T E= = 0 OS Qd U = Ed = OS + + + + + + Q& OS C= = U d-Q S 平板電容器的電容與極板的面積成正比，與極板之間的距離成反比，還與電介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。33例 2 球形電容器的電容 解設內(nèi)外球帶分別帶電土 Q Q E= ( R1 r 00C = 4n立導體球電容 34球形柱形n 0 R1 R0 R1平行板ESSFSHHKH30電場能量 W = / we dV = / V V 1 1 EDdV =/ & 0 &a

8、mp; r E 2 dV V 2 2 40例 3 圓柱形電容器 解設兩圓柱面單位長度上分別帶電 土入入 I RB E= （ RA r RB 2n &Or R 入 dr+QJRB/ = In R 2 -n2rn0I R A 0 I B A RA RB Q 2n0I C= = U In RB RA + - + 35Q 2n& 0 I C= = U In RB RA d = RB - RA RB I + + + + RA RB 36三電容器的并聯(lián)和串聯(lián) 1 電容器的并聯(lián) C1 C = C1 + C 2 + C2 - 2 電容器的串聯(lián) 1 1 1 = + C C1 C 2 + C1 C2 - 376-5 靜電場的能量和能量密度 一電容器的電能 電容器（儲能元件）儲能多少？模型：極板電量 板間電壓 0 dq 0 Q 0 U +q 將 Q 由負極移向 正極板的過 程 Q u -q U -Q 0儲能=過程中反抗電場力的功.380 dq +q Q u -q U -Q 0 計算：q dW = u ? d q = dq C W =電容器的能量：/dW = / Q 0 q Q2 dq = C 2C Q2 1 1 2 W= =C= QU 2C 2 2 39.電場能量 1.電場能量密度 以