靜電平衡導(dǎo)體知識(shí)講解

第9章靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體(dǎotǐ)和電介質(zhì)第一頁(yè)，共11頁(yè)。§9.1靜電場(chǎng)中的導(dǎo)體(dǎotǐ)一.導(dǎo)體(dǎotǐ)的靜電平衡靜電感應(yīng):在外電場(chǎng)影響下，導(dǎo)體表面不同部分出現(xiàn)(chūxiàn)正負(fù)電荷重新分布的現(xiàn)象。靜電平衡:

導(dǎo)體內(nèi)部和表面上任何一部分都沒有宏觀電荷運(yùn)動(dòng)，我們就說(shuō)導(dǎo)體處于靜電平衡狀態(tài)。金屬導(dǎo)體:帶負(fù)電的自由電子和帶正電的晶格點(diǎn)陣組成。當(dāng)導(dǎo)體不帶電也不受外電場(chǎng)的作用時(shí)，只有微觀的熱運(yùn)動(dòng)。1.靜電平衡第二頁(yè)，共11頁(yè)。導(dǎo)體(dǎotǐ)(帶電或不帶電)靜電感應(yīng)現(xiàn)象(xiànxiàng)過(guò)程外電場(chǎng)(diànchǎng)作用下自由電子作宏觀定向運(yùn)動(dòng)電荷重新分布導(dǎo)體表面一端帶負(fù)電,另一端帶正電,稱感應(yīng)電荷.附加電場(chǎng)自由電子宏觀定向運(yùn)動(dòng)停止靜電平衡狀態(tài)第三頁(yè)，共11頁(yè)。2.導(dǎo)體(dǎotǐ)靜電平衡的條件導(dǎo)體表面否則導(dǎo)體內(nèi)電子(diànzǐ)的定向運(yùn)動(dòng)就不會(huì)停止否則電子(diànzǐ)將會(huì)在場(chǎng)強(qiáng)沿表面分量的作用下，作定向運(yùn)動(dòng)3.靜電平衡導(dǎo)體的電勢(shì)導(dǎo)體靜電平衡時(shí)，導(dǎo)體上各點(diǎn)電勢(shì)相等，即導(dǎo)體是等勢(shì)體，表面是等勢(shì)面。第四頁(yè)，共11頁(yè)。由導(dǎo)體的靜電平衡條件和靜電場(chǎng)的基本性質(zhì)(xìngzhì)，可以得出導(dǎo)體上的電荷分布。1.靜電平衡導(dǎo)體的內(nèi)部處處不帶電,導(dǎo)體所帶的電荷只能分布在導(dǎo)體的表面(biǎomiàn)，導(dǎo)體內(nèi)部沒有電荷。二.導(dǎo)體(dǎotǐ)上電荷的分布(1)實(shí)心導(dǎo)體在靜電平衡時(shí)的電荷分布E=0S++++++++++++++++++++導(dǎo)體內(nèi)部沒有凈電荷，電荷只能分布在導(dǎo)體外表面。第五頁(yè)，共11頁(yè)。(2)空心導(dǎo)體(dǎotǐ)，空腔內(nèi)無(wú)電荷E=0S電荷分布在導(dǎo)體(dǎotǐ)外表面，導(dǎo)體(dǎotǐ)內(nèi)部和內(nèi)表面沒凈電荷。(3)空心導(dǎo)體(dǎotǐ)，空腔內(nèi)有電荷qE=0S+q--------內(nèi)表面感應(yīng)出電荷分布在導(dǎo)體內(nèi)外兩個(gè)表面，內(nèi)表面帶電荷-q。第六頁(yè)，共11頁(yè)。2.靜電平衡導(dǎo)體表面附近的電場(chǎng)強(qiáng)度(qiángdù)與導(dǎo)體表面電荷的關(guān)系導(dǎo)體作高斯(ɡāosī)面如圖，dS電場(chǎng)(diànchǎng)方向如圖，E設(shè)導(dǎo)體表面電荷面密度為σ，由高斯定理：得(1)處于靜電平衡的導(dǎo)體，其表面上各點(diǎn)的電荷密度與表面鄰近處場(chǎng)強(qiáng)的大小成正比。(2)表面曲率越大，面電荷密度大。第七頁(yè)，共11頁(yè)。孤立導(dǎo)體+++++++++++++++++++導(dǎo)體球孤立(gūlì)帶電由實(shí)驗(yàn)可得以下(yǐxià)定性的結(jié)論：在表面凸出的尖銳部分電荷面密度較大，在比較(bǐjiào)平坦部分電荷面密度較小，在表面凹進(jìn)部分帶電面密度最小。ABC3.處于靜電平衡的孤立帶電導(dǎo)體電荷分布

尖端放電:

對(duì)于有尖端的帶電導(dǎo)體，尖端處電荷面密度大，則導(dǎo)體表面鄰近處場(chǎng)強(qiáng)也特別大。當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)空氣的擊穿場(chǎng)強(qiáng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生空氣被電離的放電現(xiàn)象，稱為尖端放電。第八頁(yè)，共11頁(yè)。三.靜電屏蔽(jìnɡdiànpínɡbì)1.空腔(kōnɡqiānɡ)導(dǎo)體(2)腔內(nèi)存在(cúnzài)電荷q(1)腔內(nèi)沒有電荷空腔導(dǎo)體起到屏蔽外電場(chǎng)的作用。接地的空腔導(dǎo)體可以屏蔽內(nèi)、外電場(chǎng)的影響。2.靜電屏蔽

一個(gè)接地的空腔導(dǎo)體可以隔離內(nèi)外電場(chǎng)的影響。第九頁(yè)，共11頁(yè)。如圖所示,導(dǎo)體(dǎotǐ)球附近有一點(diǎn)電荷q。解接地(jiēdì)即由導(dǎo)體(dǎotǐ)是個(gè)等勢(shì)體O點(diǎn)的電勢(shì)為0則接地后導(dǎo)體上感應(yīng)電荷的電量設(shè)感應(yīng)電量為Q

0？例求第十頁(yè)，共11頁(yè)。兩球半徑分別為R1、R2，帶電(dàidiàn)量q1