靜電場(chǎng)中導(dǎo)體PPT

1、關(guān)于靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體課件第一張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月1. 導(dǎo)體靜電平衡條件 導(dǎo)體的靜電平衡狀態(tài)：導(dǎo)體內(nèi)部和表面都沒有電荷作宏觀定向運(yùn)動(dòng)的狀態(tài) 。 1) 導(dǎo)體靜電平衡條件：(1)導(dǎo)體內(nèi)部任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)等于 0 。(2)導(dǎo)體表面任何一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng)都垂直表面 。反證法：設(shè)導(dǎo)體內(nèi)部某點(diǎn) E0，則該處有此力將驅(qū)動(dòng)電子運(yùn)動(dòng) 導(dǎo)體未達(dá)靜電平衡。同理可證 (2)第二張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月2)推論(導(dǎo)體靜電平衡條件的另一種表述):(1) 導(dǎo)體是等勢(shì)體。(2) 導(dǎo)體表面是等勢(shì)面。2. 導(dǎo)體上電荷分布* 體內(nèi)無凈電荷(=0)，電荷只分布在導(dǎo)體表面上.p證明：圍任一點(diǎn)P作高斯面S, 由高斯

2、定理得：即：體內(nèi)無凈電荷！ 體內(nèi)無空腔1第三張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 空腔導(dǎo)體,空腔內(nèi)無電荷時(shí)內(nèi)表面？外表面？若內(nèi)表面帶電,必等量異號(hào)與導(dǎo)體是等勢(shì)體矛盾!2AB即電荷全分布在導(dǎo)體外表面上!?若導(dǎo)體內(nèi)空腔有帶電體,電荷分布?結(jié)論:一般情況下,凈電荷分布在導(dǎo)體的外表面, 若導(dǎo)體 空腔內(nèi)有帶電體,內(nèi)外表面都有凈電荷第四張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月在導(dǎo)體表面上任取面元S, 如圖作底面積為S的高斯柱面,軸線垂直S00即導(dǎo)體表面上任一點(diǎn)的場(chǎng)強(qiáng) E 正比于該點(diǎn)的電荷面密度!該點(diǎn)處的電場(chǎng) E, 是所有電荷產(chǎn)生的。3. 導(dǎo)體表面附近的場(chǎng)強(qiáng)則有：注第五張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022

3、年6月4. 導(dǎo)體表面電荷分布規(guī)律一般導(dǎo)體電荷的分布與導(dǎo)體形狀有關(guān)附近其它帶電體有關(guān)E 表面尖端處,E較大表面平坦處,E較小表面凹進(jìn)處,E最弱+當(dāng)曲率很大的尖端 E很強(qiáng)避雷針除塵器尖端放電注:具體證明和例子詳見附錄第六張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月5.靜電屏蔽 模型：*空腔內(nèi)有帶電體的導(dǎo)體殼 設(shè)導(dǎo)體帶電荷Q，空腔內(nèi)有一帶電體+q，則導(dǎo)體殼內(nèi)表面所帶電荷為-q證明：在導(dǎo)體殼內(nèi)作一高斯面S由高斯定理：得證由電荷守恒：+qQS+q第七張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月討論+qQ+qQ1)若將腔內(nèi)帶電體與導(dǎo)體殼連接， 會(huì)出現(xiàn)什么情況？腔內(nèi)無電荷分布：E內(nèi)=0屏蔽外場(chǎng)2)若將導(dǎo)體殼接地，又

4、會(huì)出現(xiàn)什么情況？屏蔽內(nèi)場(chǎng)導(dǎo)體殼外：E外=0第八張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月例1 一金屬平板, 面積為S帶電Q, 在其旁放置第二塊同面積的不帶電金屬板. 求 (1)靜電平衡時(shí),電荷分布及電場(chǎng)分布. (2) 若第二塊板接地?忽略邊緣效應(yīng).P解：(1) 設(shè)四個(gè)面上電荷面度為 1 2 3 4由電荷守恒律,有：由靜電平衡條件: 如圖取高斯柱面，導(dǎo)體內(nèi)任意一點(diǎn)P, 其電場(chǎng) E=0 得：第九張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月(2)第二塊板接地則 與大地構(gòu)成一導(dǎo)體同理可得：聯(lián)立求解：.P若第二塊板原來帶有電荷Q，現(xiàn)讓其接地，結(jié)果如何？第十張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月例2 半徑為R

5、的金屬球與地相連接,在與球心相距d=2R處有一點(diǎn)電荷q(0),問球上的感應(yīng)電荷 q=?解：利用金屬球是等勢(shì)球體上處處電勢(shì):球心處：Uo= 0U= 0第十一張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月課堂練習(xí): 有一外半徑R3, 內(nèi)半徑R2的金屬球殼,在球殼中放一半徑R1的同心金屬球,若使球殼帶電Q和球帶電q.問: 兩球體上的電荷如何分布？球心電勢(shì)為多少？ 第十二張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 法一: 由高斯定理, 得法二: 直接用大疊加法!第十三張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月球殼外表面帶電 思考:1)用導(dǎo)線連接A,B 再作計(jì)算連接A,B中和2) 若不是連接,而是使外球接地第十四張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月3)若接地不是外殼球而是內(nèi)球內(nèi)球上所帶電量為零嗎?？第十五張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月導(dǎo)線證明:即用導(dǎo)線連接兩導(dǎo)體球則附錄:證明 及相應(yīng)的一些事例第十六張，PPT共十九頁，創(chuàng)作于2022年6月 帶電導(dǎo)體尖端附近的電場(chǎng)特別大,可使尖端附近的空氣發(fā)生電離而成為導(dǎo)體產(chǎn)生